(57)【要約】【課題】複数の直流電源と電力線との間に接続された電力変換器が複数の動作モードを有するように構成された電源システムにおいて、複数の動作モード間の切替を円滑に行なうように電力変換器の動作を制御する。【解決手段】動作モード選択部６００は、負荷状態および電源状態に応じて、電力変換器の動作モードを選択するとともに選択結果を示すモード選択信号ＭＤ♯を生成する。動作モード切替制御部７１０は、電力変換器の動作モードを指定するモード制御信号ＭＤを生成する。動作モード切替制御部７１０は、モード制御信号ＭＤによって現在選択されている動作モードが、モード選択信号ＭＤ♯によって示される動作モードと異なるときに、複数の直流電源間の電力配分比あるいは電力線上の出力電圧が急変しないように調整した後に、動作モードの移行を許可する。【選択図】図１５
2015050902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に接続された電力線と、
複数の直流電源と、
前記複数の直流電源および前記電力線の間に接続された電力変換器と、
前記電力変換器の動作を制御するための制御装置とを備え、
前記電力変換器は、複数のスイッチング素子を含み、かつ、前記複数の直流電源と前記電力線との間での電力変換の態様が異なる複数の動作モードのうちの１つの動作モードを適用されて動作することによって前記電力線上の出力電圧を制御するように構成され、
前記複数の動作モードは、
前記複数の直流電源の間での電力配分が前記電力変換器を通じて制御可能である第１の動作モードと、
前記複数の直流電源の間での電力配分が前記電力変換器を通じて固定的に決まる第２の動作モードとを含み、
前記制御装置は、
前記複数の動作モードから、前記負荷ならびに前記複数の直流電源の状態に応じて１つの動作モードを選択するためのモード選択手段と、
前記電力変換器に現在適用されている現在の動作モードと、前記モード選択手段によって選択された移行先の動作モードとが異なる場合に、前記現在の動作モードから前記移行先の動作モードへの切替を制御するための動作モード切替制御手段とを含み、
前記動作モード切替制御手段は、前記現在の動作モードが前記第１の動作モードであり、前記移行先の動作モードが前記第２の動作モードである場合には、前記第１の動作モードにおいて前記複数の直流電源の間での電力配分を、前記移行先の動作モードが適用された場合の電力配分比に制御した後に、前記移行先の動作モードへの切替を実行する、電源システム。
【請求項２】
前記動作モード切替制御手段は、前記複数のモードのうちの前記第２の動作モードに属する１つのモードが前記現在の動作モードであり、かつ、前記移行先の動作モードが前記複数のモードのうちの前記第２の動作モードに属する他の１つのモードである場合には、前記現在の動作モードから前記第１の動作モードに切替えて、前記第１の動作モードにおいて前記複数の直流電源の間での電力配分を制御した後に、前記移行先の動作モードへの切替を実行する、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記動作モード切替制御手段は、前記移行先の動作モードが適用されたときの電力配分比に従った前記直流電源の電力が各前記直流電源の制約値に達している場合には、当該移行先の動作モードへの切替を禁止する、請求項１または２記載の電源システム。
【請求項４】
前記動作モード切替制御手段は、現在の前記出力電圧が、前記移行先の動作モードによる前記出力電圧の制御可能範囲から外れている場合には、前記出力電圧が前記制御可能範囲内となるように前記現在の動作モードによる前記電力変換器を動作させた後に、前記移行先の動作モードへの切替を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項５】
前記複数の直流電源は、第１および第２の直流電源によって構成され、
前記複数のスイッチング素子は、
第１のノードおよび前記電力線の間に電気的に接続された第１のスイッチング素子と、
第２のノードおよび前記第１のノードの間に電気的に接続された第２のスイッチング素子と、
前記第２の直流電源の負極端子と電気的に接続された第３のノードおよび前記第２のノードの間に電気的に接続された第３のスイッチング素子と、
前記第１の直流電源の負極端子および前記第３のノードの間に電気的に接続された第４のスイッチング素子とを含み、
前記電力変換器は、
前記第２のノードおよび前記第１の直流電源の正極端子の間に電気的に接続された第１のリアクトルと、
前記第１のノードおよび前記第２の直流電源の正極端子の間に電気的に接続された第２のリアクトルとをさらに含み、
前記第１の動作モードは、前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフ制御によって、前記第１および第２の直流電源が前記電力線との間で並列に直流電圧変換を実行する第１のモードを含み、
前記第２の動作モードは、前記第３のスイッチング素子をオン固定するとともに前記第１、第２および第４のスイッチング素子をオンオフ制御することによって、前記第１および前記第２の直流電源が直列接続された状態で前記電力線との間で直流電圧変換を実行する第２のモードを含む、請求項１記載の電源システム。
【請求項６】
前記動作モード切替制御手段は、前記複数のモードのうちの前記第２の動作モードに属する１つのモードが前記現在の動作モードであり、かつ、前記移行先の動作モードが前記複数のモードのうちの前記第２の動作モードに属する他の１つのモードである場合には、前記現在の動作モードから前記第１の動作モードに切替えて、前記第１の動作モードにおいて前記第１および第２の直流電源の間での電力配分を制御した後に、前記移行先の動作モードへの切替を実行する、請求項５記載の電源システム。
【請求項７】
前記動作モード切替制御手段は、前記移行先の動作モードが適用されたときの電力配分比に従った各前記直流電源の電力が各前記直流電源の制約値に達している場合には、当該移行先の動作モードへの切替を禁止する、請求項５または６記載の電源システム。
【請求項８】
前記動作モード切替制御手段は、現在の前記出力電圧が、前記移行先の動作モードによる前記出力電圧の制御可能範囲から外れている場合には、前記出力電圧が前記制御可能範囲内となるように前記現在の動作モードによる前記電力変換器を動作させた後に、前記移行先の動作モードへの切替を実行する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項９】
前記制御装置は、
前記第１の直流電源からの出力を制御するための第１のデューティ比および前記第２の直流電源からの出力を制御するための第２のデューティ比を演算するためのデューティ比演算手段と、
第１のキャリア波および前記第１のデューティ比の比較、ならびに、第２のキャリア波および前記第２のデューティ比の比較によるパルス幅変調に従ってそれぞれ得られた第１および第２の制御パルス信号に基づいて、前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフ制御信号を生成するためのパルス幅変調制御手段と、
前記第１および第２のモードの適用時において前記第１のキャリア波と前記第２のキャリア波との位相差を可変に制御するためのキャリア位相制御手段とを含み、
前記動作モード切替制御手段は、前記移行先の動作モードが前記第２のモードである場合には、前記第１のモードにより前記電力変換器を動作させて、前記第１の直流電源の電流の下降タイミングと前記第２の直流電源の電流の上昇タイミングとが重なような電流位相となるように、あるいは、前記第１の直流電源の電流の上昇タイミングと前記第２の直流電源の電流の下降タイミングとが重なような電流位相となるように前記位相差を制御した後に、前記第２のモードへの切替を実行する、請求項５〜８のいずれか１項に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記第２の動作モードは、
前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフ制御によって、前記第１および第２の直流電源の一方の直流電源と前記電力線との間で直流電圧変換を実行する第３のモードと、
前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフを固定して、前記電力線に対して前記第１および第２の直流電源が並列に接続された状態を維持する第４のモードと、
前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフを固定して、前記電力線に対して前記第１および第２の直流電源が直列に接続された状態を維持する第５のモードと、
前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフを固定して、前記第１および第２の直流電源の一方が前記電力線に電気的に接続される状態を維持する第６のモードとをさらに含む、請求項５〜９のいずれか１項に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源システムに関し、より特定的には、複数の直流電源と電力線との間に接続された電力変換器を含んで構成された電源システムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の電源を組合せて負荷へ電源を供給する電力供給装置が、たとえば、特開２０１０−５７２８８号公報（特許文献１）、特開２００８−５４４７７号公報（特許文献２）および、特開２０００−２９５７１５号公報（特許文献３）に記載されている。これらの特許文献に記載された電力供給装置では、複数の電源の接続態様が変化する複数の動作モードが、切替えられて電力変換器の制御に適用される。
【０００３】
また、特開２０１２−７０５１４号公報（特許文献４）には、複数のスイッチング素子の制御によって、２つの直流電源を直列した状態でＤＣ／ＤＣ変換を行なう動作モード（直列接続モード）と、２つの直流電源を並列にして使用する状態でＤＣ／ＤＣ変換を行なう動作モード（並列接続モード）とを切替えることが可能な電力変換器の構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５７２８８号公報
【特許文献２】特開２００８−５４４７７号公報
【特許文献３】特開２０００−２９５７１５号公報
【特許文献４】特開２０１２−７０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜４では、負荷の動作状態などに応じて電力変換器の動作モードが切替えられるが、この切替時に、どのような制限ないし制御を行なうべきかについては、明確に記載されていない。一方で、動作モードの変化時には、複数の直流電源と電力線の間における電力変換の態様が変化するため、動作モードの切替に応じて直流電源の出力が大きく変動すると、直流電源の保護や負荷への出力変動に影響が生じる虞がある。
【０００６】
この発明は、このような問題点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、複数の直流電源と電力線との間に接続された電力変換器が複数の動作モードを有するように構成された電源システムにおいて、複数の動作モード間の切替を円滑に行なうように電力変換器の動作を制御することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面では、電源システムは、負荷に接続された電力線と、複数の直流電源と、複数の直流電源および電力線の間に接続された電力変換器と、電力変換器の動作を制御するための制御装置とを含む。電力変換器は、複数のスイッチング素子を含み、かつ、複数の直流電源と電力線との間での電力変換の態様が異なる複数の動作モードのうちの１つの動作モードを適用されて動作することによって電力線上の出力電圧を制御するように構成される。複数の動作モードは、複数の直流電源の間での電力配分が電力変換器を通じて制御可能である第１の動作モードと、複数の直流電源の間での電力配分が電力変換器を通じて固定的に決まる第２の動作モードとを含む。制御装置は、モード選択手段と、動作モード切替制御手段とを含む。モード選択手段は、複数の動作モードから、負荷ならび
に複数の直流電源の状態に応じて１つの動作モードを選択する。動作モード切替制御手段は、電力変換器に現在適用されている現在の動作モードと、モード選択手段によって選択された移行先の動作モードとが異なる場合に、現在の動作モードから移行先の動作モードへの切替を制御する。さらに、動作モード切替制御手段は、現在の動作モードが第１の動作モードであり、移行先の動作モードが第２の動作モードである場合には、第１の動作モードにおいて複数の直流電源の間での電力配分を、移行先の動作モードが適用された場合の電力配分比に制御した後に、移行先の動作モードへの切替を実行する。
【０００８】
好ましくは、動作モード切替制御手段は、複数のモードのうちの第２の動作モードに属する１つのモードが現在の動作モードであり、かつ、移行先の動作モードが複数のモードのうちの第２の動作モードに属する他の１つのモードである場合には、現在の動作モードから第１の動作モードに切替えて、第１の動作モードにおいて複数の直流電源の間での電力配分を制御した後に、移行先の動作モードへの切替を実行する。
【０００９】
あるいは好ましくは、動作モード切替制御手段は、移行先の動作モードが適用されたときの電力配分比に従った各直流電源の電力が各直流電源の制約値に達している場合には、当該移行先の動作モードへの切替を禁止する。
【００１０】
また好ましくは、動作モード切替制御手段は、現在の出力電圧が、移行先の動作モードによる出力電圧の制御可能範囲から外れている場合には、出力電圧が制御可能範囲内となるように現在の動作モードによる電力変換器を動作させた後に、移行先の動作モードへの切替を実行する。
【００１１】
好ましくは、複数の直流電源は、第１および第２の直流電源によって構成され、複数のスイッチング素子は、第１から第４のスイッチング素子を含む。第１のスイッチング素子は、第１のノードおよび電力線の間に電気的に接続される。第２のスイッチング素子は、第２のノードおよび第１のノードの間に電気的に接続される。第３のスイッチング素子は、第２の直流電源の負極端子と電気的に接続された第３のノードおよび第２のノードの間に電気的に接続される。第４のスイッチング素子は、第１の直流電源の負極端子および第３のノードの間に電気的に接続される。電力変換器は、第１および第２のリアクトルをさらに含む。第１のリアクトルは、第２のノードおよび第１の直流電源の正極端子の間に電気的に接続される。第２のリアクトルは、第１のノードおよび第２の直流電源の正極端子の間に電気的に接続される。第１の動作モードは、第１から第４のスイッチング素子のオンオフ制御によって、第１および第２の直流電源が電力線との間で並列に直流電圧変換を実行する第１のモードを含む。第２の動作モードは、第３のスイッチング素子をオン固定するとともに第１、第２および第４のスイッチング素子をオンオフ制御することによって、第１および第２の直流電源が直列接続された状態で電力線との間で直流電圧変換を実行する第２のモードを含む。
【００１２】
さらに好ましくは、動作モード切替制御手段は、複数のモードのうちの第２の動作モードに属する１つのモードが現在の動作モードであり、かつ、移行先の動作モードが複数のモードのうちの第２の動作モードに属する他の１つのモードである場合には、現在の動作モードから第１の動作モードに切替えて、第１の動作モードにおいて第１および第２の直流電源の間での電力配分を制御した後に、移行先の動作モードへの切替を実行する。
【００１３】
さらに好ましくは、動作モード切替制御手段は、移行先の動作モードが適用されたときの電力配分比に従った各直流電源の電力が各直流電源の制約値に達している場合には、当該移行先の動作モードへの切替を禁止する。
【００１４】
また好ましくは、動作モード切替制御手段は、現在の出力電圧が、移行先の動作モード
による出力電圧の制御可能範囲から外れている場合には、出力電圧が制御可能範囲内となるように現在の動作モードによる電力変換器を動作させた後に、移行先の動作モードへの切替を実行する。
【００１５】
あるいは好ましくは、制御装置は、デューティ比演算手段と、パルス幅変調制御手段と、キャリア位相制御手段とを含む。デューティ比演算手段は、第１の直流電源からの出力を制御するための第１のデューティ比および第２の直流電源からの出力を制御するための第２のデューティ比を演算する。パルス幅変調制御手段は、第１のキャリア波および第１のデューティ比の比較、ならびに、第２のキャリア波および第２のデューティ比の比較によるパルス幅変調に従ってそれぞれ得られた第１および第２の制御パルス信号に基づいて、第１から第４のスイッチング素子のオンオフ制御信号を生成する。キャリア位相制御手段は、第１および第２のモードの適用時において第１のキャリア波と第２のキャリア波との位相差を可変に制御する。動作モード切替制御手段は、移行先の動作モードが第２のモードである場合には、第１のモードにより電力変換器を動作させて、第１の直流電源の電流の下降タイミングと第２の直流電源の電流の上昇タイミングとが重なような電流位相となるように、あるいは、第１の直流電源の電流の上昇タイミングと第２の直流電源の電流の下降タイミングとが重なような電流位相となるように位相差を制御した後に、第２のモードへの切替を実行する。
【００１６】
好ましくは、第２の動作モードは、第３のモードと、第４のモードと、第５のモードと、第６のモードとをさらに含む。第３のモードでは、電力変換器は、第１から第４のスイッチング素子のオンオフ制御によって、第１および第２の直流電源の一方の直流電源と電力線との間で直流電圧変換を実行するように動作する。第４のモードでは、電力変換器は、第１から第４のスイッチング素子のオンオフを固定して、電力線に対して第１および第２の直流電源が並列に接続された状態を維持するように動作する。第５のモードでは、電力変換器は、第１から第４のスイッチング素子のオンオフを固定して、電力線に対して第１および第２の直流電源が直列に接続された状態を維持するように動作する。第６のモードでは、電力変換器は、第１から第４のスイッチング素子のオンオフを固定して、第１および第２の直流電源の一方が電力線に電気的に接続される状態を維持するように動作する。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、複数の直流電源と電力線との間に接続された電力変換器が複数の動作モードを有するように構成された電源システムにおいて、複数の動作モード間の切替を円滑に行なうように電力変換器の動作を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に従う電力変換器を含む電源システムの構成を示す回路図である。
【図２】図１に示した負荷の構成例を示す概略図である。
【図３】図１に示した電力変換器が有する複数の動作モードを説明するための図表である。
【図４】図１に示した２個の直流電源を異なる種類の電源で構成した場合における両直流電源の特性の一例を示す概念図である。
【図５】ＰＢモードにおける第１の回路動作を説明する回路図である。
【図６】ＰＢモードにおける第２の回路動作を説明する回路図である。
【図７】ＰＢモードにおける第１の直流電源に対するＤＣ／ＤＣ変換（昇圧動作）を説明する回路図である。
【図８】ＰＢモードにおける第２の直流電源に対するＤＣ／ＤＣ変換（昇圧動作）を説明する回路図である。
【図９】ＰＢモードにおける電力変換器のスイッチング素子の制御動作例を示す波形図である。
【図１０】ＰＢモードにおける各スイッチング素子の制御信号を設定するための論理演算式を説明するための図表である。
【図１１】ＳＢモードにおける回路動作を説明する回路図である。
【図１２】ＳＢモードにおけるＤＣ／ＤＣ変換（昇圧動作）を説明する回路図である。
【図１３】ＳＢモードにおける電力変換器のスイッチング素子の制御動作例を示す波形図である。
【図１４】ＳＢモードにおける各スイッチング素子の制御信号を設定するための論理演算式を説明するための図表である。
【図１５】本発明の実施の形態１に従う電力変換器制御によるモード選択に関連した制御構成を説明するための機能ブロック図である。
【図１６】コンバータ指令生成部からの動作指令値に従う電力変換器の制御構成を説明するための機能ブロック図である。
【図１７】電力変換器の動作モードの切替に係る本実施の形態１に従う制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図１８】ＰＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図１９】ＳＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図２０】ａＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図２１】ｂＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図２２】ＰＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図２３】ＳＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図２４】ａＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図２５】ｂＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【図２６】本実施の形態２に従う電力変換器制御によるキャリア位相制御適用時におけるＰＢモードの制御動作例を示す波形図である。
【図２７】本実施の形態２に従うキャリア位相制御を適用するための電力変換器の制御構成を説明するための機能ブロック図である。
【図２８】ＰＢモードにおけるキャリア位相制御による電流位相を説明する波形図である。
【図２９】図２８の所定期間における電流経路を説明する回路図である。
【図３０】図２８に示した電流位相でのスイッチング素子の電流波形図である。
【図３１】キャリア波間の位相差＝０のときの電流位相を示す波形図である。
【図３２】図３１に示した電流位相でのスイッチング素子の電流波形図である。
【図３３】直流電源の各動作状態におけるＰＢモードでのキャリア位相制御を説明するための図表である。
【図３４】ＳＢモードにおける２個の直流電源の状態を説明する図である。
【図３５】キャリア位相制御を適用したときのＳＢモードにおける制御パルス信号を示す波形図である。
【図３６】ＳＢモードでの制御信号の設定を説明するための図表である。
【図３７】電力変換器の動作モードの切替に係る本実施の形態２に従う制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図３８】キャリア位相要件の判定のための制御処理を詳細に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】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さないものとする。
【００２０】
［実施の形態１］
（電力変換器の回路構成）
図１は、本発明の実施の形態１に従う電力変換器を含む電源システムの構成を示す回路図である。
【００２１】
図１を参照して、電源システム５は、複数の直流電源１０ａおよび１０ｂと、負荷３０と、電力変換器５０とを備える。
【００２２】
本実施の形態において、直流電源１０ａおよび１０ｂの各々は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池のような二次電池、あるいは、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の出力特性に優れた直流電圧源要素により構成される。直流電源１０ａおよび直流電源１０ｂは、「第１の直流電源」および「第２の直流電源」にそれぞれ対応する。
【００２３】
電力変換器５０は、直流電源１０ａおよび１０ｂと、電力線２０との間に接続される。電力変換器５０は、負荷３０と接続された電力線２０上の直流電圧（以下、出力電圧ＶＨとも称する）を電圧指令値ＶＨ＊に従って制御する。すなわち、電力線２０は、直流電源１０ａおよび１０ｂに対して共通に設けられる。
【００２４】
負荷３０は、電力変換器５０の出力電圧ＶＨを受けて動作する。電圧指令値ＶＨ＊は、負荷３０の動作に適した電圧に設定される。電圧指令値ＶＨ＊は、負荷３０の動作状態に応じて可変に設定されてもよい。さらに、負荷３０は、回生発電等によって、直流電源１０ａ，１０ｂの充電電力を発生可能に構成されてもよい。
【００２５】
電力変換器５０は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４と、リアクトルＬ１，Ｌ２とを含む。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Ｓ１〜Ｓ４に対しては、逆並列ダイオードＤ１〜Ｄ４が配置されている。また、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４にそれぞれ応答して、オンオフを制御することが可能である。すなわち、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４がハイレベル（以下、Ｈレベル）のときにオンする一方で、ローレベル（以下、Ｌレベル）のときにオフする。
【００２６】
スイッチング素子Ｓ１は、電力線２０およびノードＮ１の間に電気的に接続される。リアクトルＬ２は、ノードＮ１と直流電源１０ｂの正極端子との間に接続される。スイッチング素子Ｓ２はノードＮ１およびＮ２の間に電気的に接続される。リアクトルＬ１はノードＮ２と直流電源１０ａの正極端子との間に接続される。
【００２７】
スイッチング素子Ｓ３は、ノードＮ２およびＮ３の間に電気的に接続される。ノードＮ３は、直流電源１０ｂの負極端子と電気的に接続される。スイッチング素子Ｓ４は、ノードＮ３および接地配線２１の間に電気的に接続される。接地配線２１は、負荷３０および
、直流電源１０ａの負極端子と電気的に接続される。
【００２８】
図１から理解されるように、電力変換器５０は、直流電源１０ａおよび直流電源１０ｂの各々に対応して昇圧チョッパ回路を備えた構成となっている。すなわち、直流電源１０ａに対しては、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を上アーム素子とする一方で、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４を下アーム素子とする電流双方向の第１の昇圧チョッパ回路が構成される。同様に、直流電源１０ｂに対しては、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４を上アーム素子とする一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３を下アーム素子とする電流双方向の第２の昇圧チョッパ回路が構成される。
【００２９】
そして、第１の昇圧チョッパ回路によって、直流電源１０ａおよび電力線２０の間に形成される電力変換経路と、第２の昇圧チョッパ回路によって、直流電源１０ｂおよび電力線２０の間に形成される電力変換経路との両方に、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４が含まれる。
【００３０】
制御装置４０は、負荷３０への出力電圧ＶＨを制御するために、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを制御する制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を生成する。なお、図１では図示を省略しているが、直流電源１０ａの電圧（以下、Ｖａと表記する）および電流（以下、Ｉａと表記する）、直流電源１０ｂの電圧（以下、Ｖｂと表記する）および電流（以下、Ｉｂと表記する）、ならびに、出力電圧ＶＨの検出器（電圧センサ，電流センサ）が設けられている。さらに、直流電源１０ａおよび１０ｂの温度（以下、ＴａおよびＴｂと表記する）の検出器（温度センサ）についても配置することが好ましい。これらの検出器の出力は、制御装置４０へ与えられる。制御装置４０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
によって構成することができる。
【００３１】
図１の構成において、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４は、「第１のスイッチング素子」〜「第４のスイッチング素子」にそれぞれ対応し、リアクトルＬ１およびＬ２は、「第１のリアクトル」および「第２のリアクトル」にそれぞれ対応する。
【００３２】
図２は、負荷３０の構成例を示す概略図である。
図２を参照して、負荷３０は、たとえば電動車両の走行用電動機を含むように構成される。負荷３０は、平滑コンデンサＣＨと、インバータ３２と、モータジェネレータ３５と、動力伝達ギヤ３６と、駆動輪３７とを含む。
【００３３】
モータジェネレータ３５は、車両駆動力を発生するための走行用電動機であり、たとえば、複数相の永久磁石型同期電動機で構成される。モータジェネレータ３５の出力トルクは、減速機や動力分割機構によって構成される動力伝達ギヤ３６を経由して、駆動輪３７へ伝達される。駆動輪３７に伝達されたトルクにより電動車両が走行する。また、モータジェネレータ３５は、電動車両の回生制動時には、駆動輪３７の回転力によって発電する。この発電電力は、インバータ３２によってＡＣ／ＤＣ変換される。この直流電力は、電源システム５に含まれる直流電源１０ａ，１０ｂの充電電力として用いることができる。
【００３４】
モータジェネレータの他にエンジン（図示せず）が搭載されたハイブリッド自動車では、このエンジンおよびモータジェネレータ３５を協調的に動作させることによって、電動車両に必要な車両駆動力が発生される。この際には、エンジンの回転による発電電力を用いて直流電源１０ａ，１０ｂを充電することも可能である。
【００３５】
このように、電動車両は、走行用電動機を搭載する車両を包括的に示すものであり、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車と、エンジンを搭載しない電気自動車および燃料電池車との両方を含むものである。
（電力変換器の動作モード）
電力変換器５０は、直流電源１０ａ，１０ｂと電力線２０との間での直流電力変換の態様が異なる複数の動作モードを有する。
【００３６】
図３には、電力変換器５０が有する複数の動作モードが示される。
図３を参照して、動作モードは、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の周期的なオンオフ制御に伴って直流電源１０ａおよび／または１０ｂの出力電圧を昇圧する「昇圧モード（Ｂ）」と、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを固定して直流電源１０ａおよび／または１０ｂを電力線２０と電気的に接続する「直結モード（Ｄ）」とに大別される。
【００３７】
昇圧モードには、直流電源１０ａおよび１０ｂと電力線２０との間で並列なＤＣ／ＤＣ変換を行なう「パラレル昇圧モード（以下、ＰＢモード）」と、直列接続された直流電源１０ａおよび１０ｂと電力線２０との間でＤＣ／ＤＣ変換を行なう「シリーズ昇圧モード（以下、ＳＢモード）」とが含まれる。ＰＢモードは、特許文献４での「パラレル接続モード」に対応し、ＳＢモードは、特許文献４での「シリーズ接続モード」に対応する。
【００３８】
さらに、昇圧モードには、直流電源１０ａのみを用いて電力線２０との間でＤＣ／ＤＣ変換を行なう「直流電源１０ａによる単独モード（以下、ａＢモード）」と、直流電源１０ｂのみを用いて電力線２０との間でＤＣ／ＤＣ変換を行なう「直流電源１０ｂによる単独モード（以下、ｂＢモード）」とが含まれる。ａＢモードでは、直流電源１０ｂは、出力電圧ＶＨが直流電源１０ｂの電圧Ｖｂよりも高く制御されている限りにおいて、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。同様に、ｂＢモードでは、直流電源１０ａは、出力電圧ＶＨが直流電源１０ａの電圧Ｖａよりも高く制御されている限りにおいて、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。
【００３９】
昇圧モードに含まれる、ＰＢモード、ＳＢモード、ａＢモードおよびｂＢモードの各々では、電力線２０の出力電圧ＶＨは、電圧指令値ＶＨ＊に従って制御される。これらの各モードにおけるスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の制御については後述する。
【００４０】
直結モードには、直流電源１０ａおよび１０ｂを電力線２０に対して並列に接続した状態を維持する「並列直結モード（以下、ＰＤモード）」と、直流電源１０ａおよび１０ｂを電力線２０に対して直列に接続した状態を維持する「シリーズ直結モード（以下、ＳＤモード）」とが含まれる。
【００４１】
ＰＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４をオンに固定する一方で、スイッチング素子Ｓ３がオフに固定される。これにより、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧Ｖａ，Ｖｂ（厳密にはＶａ，Ｖｂのうちの高い方の電圧）と同等となる。Ｖａ，Ｖｂ間の電圧差は直流電源１０ａ，１０ｂに短絡電流を生じさせるので、当該電圧差が小さいときに限定して、ＰＤモードを適用することができる。
【００４２】
ＳＤモードでは、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオフに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がオンに固定される。これにより、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａ，１０の電圧Ｖａ，Ｖｂの和と同等となる（ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂ）。
【００４３】
さらに、直結モードには、直流電源１０ａのみを電力線２０と電気的に接続する「直流電源１０ａの直結モード（以下、ａＤモード）」と、直流電源１０ｂのみを電力線２０と電気的に接続する「直流電源１０ｂの直結モード（以下、ｂＤモード）」とが含まれる。
【００４４】
ａＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオンに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がオフに固定される。これにより、直流電源１０ｂは電力線２０から切
り離された状態となり、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａの電圧Ｖａと同等となる（ＶＨ＝Ｖａ）。ａＤモードでは、直流電源１０ｂは、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。なお、Ｖｂ＞Ｖａの状態でａＤモードを適用すると、スイッチング素子Ｓ２を介して直流電源１０ｂから１０ａに短絡電流が生じる。このため、ａＤモードの適用には、Ｖａ＞Ｖｂが必要条件となる。
【００４５】
同様に、ｂＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフに固定される。これにより、直流電源１０ａは電力線２０から切り離された状態となり、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂと同等となる（ＶＨ＝Ｖｂ）。ｂＤモードでは、直流電源１０ａは、電力線２０と電気的に切り離された状態を維持されて不使用とされる。なお、Ｖａ＞Ｖｂの状態でｂＤモードを適用すると、ダイオードＤ２を介して直流電源１０ａから１０ｂに短絡電流が生じる。このため、ｂＤモードの適用には、Ｖｂ＞Ｖａが必要条件となる。
【００４６】
直結モードに含まれる、ＰＤモード、ＳＤモード、ａＤモードおよびｂＤモードの各々では、電力線２０の出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧Ｖａ，Ｖｂに依存して決まるため、直接制御することができなくなる。このため、直結モードに含まれる各モードでは、出力電圧ＶＨが負荷３０の動作に適した電圧に設定できなくなることにより、負荷３０での電力損失が増加する可能性がある。
【００４７】
一方で、直結モードでは、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４がオンオフされないため、電力変換器５０の電力損失が大幅に抑制される。したがって、負荷３０の動作状態によっては、直結モードの適用によって、負荷３０の電力損失増加量よりも電力変換器５０での電力損失減少量が多くなることにより、電源システム５全体での電力損失が抑制できる可能性がある。
【００４８】
図３において、ＰＢモードは「第１のモード」に対応し、ＳＢモードは「第２のモード」に対応し、ａＢモードおよびｂＢモードは「第３のモード」に対応する。また、ＰＤモードは「第４のモード」に対応し、ＳＤモードは「第５のモード」に対応し、ａＤモードおよびｂＤモードは「第６のモード」に対応する。
【００４９】
図４は、直流電源１０ａ，１０ｂを異なる種類の電源で構成した場合における両直流電源の特性の一例を示す概念図である。図４には、横軸にエネルギ、縦軸に電力をプロットした、いわゆるラゴンプロットが示される。一般的に、直流電源の出力パワーおよび蓄積エネルギはトレードオフの関係にあるため、高容量型のバッテリでは高出力を得ることが難しく、高出力型のバッテリでは蓄積エネルギを高めることが難しい。
【００５０】
したがって、直流電源１０ａ，１０ｂは、一方が、蓄積エネルギが高い、いわゆる高容量型の電源で構成されるのに対して、他方が、出力パワーが高い、いわゆる高出力型の電源で構成されることが好ましい。このようにすると、高容量型の電源に蓄積されたエネルギを平準的に長期間使用する一方で、高出力型の電源をバッファとして使用して、高容量型の電源による不足分を出力することができる。
【００５１】
図４の例では、直流電源１０ａが高容量型の電源で構成される一方で、直流電源１０ｂは高出力型の電源で構成される。したがって、直流電源１０ａの動作領域１１０は、直流電源１０ｂの動作領域１２０と比較して、出力可能な電力範囲が狭い。一方で、動作領域１２０は、動作領域１１０と比較して、蓄積可能なエネルギ範囲が狭い。
【００５２】
負荷３０の動作点１０１では、高パワーが短時間要求される。たとえば、電動車両では、動作点１０１は、ユーザのアクセル操作による急加速時に対応する。これに対して、負
荷３０の動作点１０２では、比較的低パワーが長時間要求される。たとえば、電動車両では、動作点１０２は、継続的な高速定常走行に対応する。
【００５３】
動作点１０１に対しては、主に、高出力型の直流電源１０ｂからの出力によって対応することができる。一方で、動作点１０２に対しては、主に、高容量型の直流電源１０ａからの出力によって対応することができる。これにより、電動車両では、高容量型のバッテリに蓄積されたエネルギを長時間に亘って使用することによって、電気エネルギによる走行距離を延ばすことができるとともに、ユーザのアクセル操作に対応した加速性能を速やかに確保することができる。
【００５４】
このように、種類および容量の異なる直流電源を組み合わせることにより、各直流電源の特性を活かして、システム全体で有効に蓄積エネルギを使用することができる。ただし、直流電源１０ａ，１０ｂの組み合わせはこの例に限定されるものではなく、同種および／または同容量の直流電源（蓄電装置）によって構成することも可能である。
【００５５】
また、直流電源がバッテリによって構成される場合には、低温時に出力特性が低下する可能性や、高温時に劣化進行を抑制するために充放電が制限される可能性がある。特に、電動車両では、搭載位置の差異によって、直流電源１０ａ，１０ｂの間に温度差が発生するケースも生じる。したがって、電源システム５では、直流電源１０ａ，１０ｂの動作状態（特に温度）に応じて、あるいは、上述したような負荷３０の要求に応じて、いずれか一方の直流電源のみを使用した方が、効率的であるケースが存在する。上述したような、直流電源１０ａ，１０ｂの一方のみを使用するモード（ａＢモード，ｂＢモード，ａＤモード，ｂＤモード）を設けることによって、これらのケースに対応することができる。
【００５６】
すなわち、本実施の形態に従う電力変換器５０では、直流電源１０ａ，１０ｂおよび負荷３０の動作状態に応じて、図３に示した、複数の動作モードのうちのいずれかの動作モードが選択される。
【００５７】
（各動作モードでの回路動作）
次に、各動作モードにおける電力変換器５０の回路動作を説明する。まず、直流電源１０ａおよび１０ｂと電力線２０との間で並列なＤＣ／ＤＣ変換を行なうＰＢモードでの回路動作について、図５〜図８を用いて説明する。
【００５８】
（ＰＢモードにおける回路動作）
図５および図６に示されるように、スイッチング素子Ｓ４またはＳ２をオンすることによって、直流電源１０ａおよび１０ｂを電力線２０に対して並列に接続することができる。ここで、並列接続モードでは、直流電源１０ａの電圧Ｖａと直流電源１０ｂの電圧Ｖｂとの高低に応じて等価回路が異なってくる。
【００５９】
図５（ａ）に示されるように、Ｖｂ＞Ｖａのときは、スイッチング素子Ｓ４をオンすることにより、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３を介して、直流電源１０ａおよび１０ｂが並列に接続される。このときの等価回路が図５（ｂ）に示される。
【００６０】
図５（ｂ）を参照して、直流電源１０ａおよび電力線２０の間では、スイッチング素子Ｓ３のオンオフ制御によって、下アーム素子のオン期間およびオフ期間を交互に形成できる。同様に、直流電源１０ｂおよび電力線２０の間では、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３を共通にオンオフ制御することによって、昇圧チョッパ回路の下アーム素子のオン期間およびオフ期間を交互に形成できる。なお、スイッチング素子Ｓ１は、負荷３０からの回生を制御するスイッチとして動作する。
【００６１】
一方、図６（ａ）に示されるように、Ｖａ＞Ｖｂのときには、スイッチング素子Ｓ２をオンすることにより、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４を介して、直流電源１０ａおよび１０ｂが並列に接続される。このときの等価回路が図６（ｂ）に示される。
【００６２】
図６（ｂ）を参照して、直流電源１０ｂおよび電力線２０の間では、スイッチング素子Ｓ３のオンオフ制御によって、下アーム素子のオン期間およびオフ期間を交互に形成できる。同様に、直流電源１０ａおよび電力線２０の間では、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４を共通にオンオフ制御することによって、昇圧チョッパ回路の下アーム素子のオン期間およびオフ期間を交互に形成できる。なお、スイッチング素子Ｓ１は、負荷３０からの回生を制御するスイッチとして動作する。
【００６３】
次に、図７および図８を用いて、電力変換器５０のＰＢモードにおける昇圧動作について詳細に説明する。
【００６４】
図７には、ＰＢモードにおける直流電源１０ａに対するＤＣ／ＤＣ変換（昇圧動作）が示される。
【００６５】
図７（ａ）を参照して、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のペアをオンし、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のペアをオフすることによって、リアクトルＬ１にエネルギを蓄積するための電流経路１５０が形成される。これにより、昇圧チョッパ回路の下アーム素子をオンした状態が形成される。
【００６６】
これに対して、図７（ｂ）を参照して、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のペアをオフするとともに、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のペアをオンすることによって、リアクトルＬ１の蓄積エネルギを直流電源１０ａのエネルギとともに出力するための電流経路１５１が形成される。これにより、昇圧チョッパ回路の上アーム素子をオンした状態が形成される。
【００６７】
スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のペアがオンされる一方で、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の少なくとも一方がオフされている第１の期間と、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のペアがオンされる一方で、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の少なくとも一方がオフされている第２の期間とを交互に繰返すことにより、図７（ａ）の電流経路１５０および図７（ｂ）の電流経路１５１が交互に形成される。
【００６８】
この結果、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のペアを等価的に上アーム素子とし、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のペアを等価的に下アーム素子とする昇圧チョッパ回路が、直流電源１０ａに対して構成される。図７に示されるＤＣ／ＤＣ変換動作では、直流電源１０ｂへの電流流通経路がないため、直流電源１０ａおよび１０ｂは互いに非干渉である。すなわち、直流電源１０ａおよび１０ｂに対する電力の入出力を独立に制御することが可能である。
【００６９】
このようなＤＣ／ＤＣ変換において、直流電源１０ａの電圧Ｖａと、電力線２０の出力電圧ＶＨとの間には、下記（１）式に示す関係が成立する。（１）式では、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４のペアがオンされる期間のデューティ比をＤａとする。
【００７０】
ＶＨ＝１／（１−Ｄａ）・Ｖａ        …（１）
図８には、ＰＢモードにおける直流電源１０ｂに対するＤＣ／ＤＣ変換（昇圧動作）が示される。
【００７１】
図８（ａ）を参照して、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のペアをオンし、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のペアをオフすることによって、リアクトルＬ２にエネルギを蓄積するため
の電流経路１６０が形成される。これにより、昇圧チョッパ回路の下アーム素子をオンした状態が形成される。
【００７２】
これに対して、図８（ｂ）を参照して、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のペアをオフするとともに、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のペアをオンすることによって、リアクトルＬ２の蓄積エネルギを直流電源１０ｂのエネルギとともに出力するための電流経路１６１が形成される。これにより、昇圧チョッパ回路の上アーム素子をオンした状態が形成される。
【００７３】
スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のペアがオンされる一方で、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４の少なくとも一方がオフされている第１の期間と、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のペアがオンされる一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３の少なくとも一方がオフされている第２の期間とを交互に繰返すことにより、図８（ａ）の電流経路１６０および図８（ｂ）の電流経路１６１が交互に形成される。
【００７４】
この結果、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４のペアを等価的に上アーム素子とし、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のペアを等価的に下アーム素子とする昇圧チョッパ回路が、直流電源１０ｂに対して構成される。図８に示されるＤＣ／ＤＣ変換動作では、直流電源１０ａを含む電流経路がないため、直流電源１０ａおよび１０ｂは互いに非干渉である。すなわち、直流電源１０ａおよび１０ｂに対する電力の入出力を独立に制御することが可能である。
【００７５】
このようなＤＣ／ＤＣ変換において、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂと、電力線２０の出力電圧ＶＨとの間には、下記（２）式に示す関係が成立する。（２）式では、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３のペアがオンされる期間のデューティ比をＤｂとする。
【００７６】
ＶＨ＝１／（１−Ｄｂ）・Ｖｂ        …（２）
図９には、ＰＢモードにおけるスイッチング素子の制御動作例を説明するための波形図が示される。図９には、直流電源１０ａのＰＷＭ制御に用いられるキャリア波ＣＷａと、直流電源１０ｂのＰＷＭ制御に用いられるキャリア波ＣＷｂとは、同一周波数かつ同一位相であるときの例が示される。
【００７７】
図９を参照して、たとえば、ＰＢモードでは、特許文献４に記載されるように、直流電源１０ａおよび１０ｂの一方の出力を、出力電圧ＶＨの電圧偏差ΔＶＨ（ΔＶＨ＝ＶＨ＊−ＶＨ）を補償するようにフィードバック制御（電圧制御）するとともに、直流電源１０ａおよび１０ｂの他方の出力を、電流ＩａまたはＩｂの電流指令値に対する電流偏差を補償するようにフィードバック制御（電流制御）することができる。この際に、電流制御の指令値（Ｉａ＊またはＩｂ＊）は、当該直流電源の電力を制御するように設定することができる。
【００７８】
一例として、直流電源１０ｂの出力を電圧制御する一方で、直流電源１０ａの出力を電流制御するようにすると、デューティ比Ｄａは電流偏差ΔＩａ（ΔＩａ＝Ｉａ＊−Ｉａ）に基づいて演算される一方で、デューティ比Ｄｂは、電圧偏差ΔＶＨ（ΔＶＨ＝ＶＨ＊−ＶＨ）に基づいて演算される。
【００７９】
直流電源１０ａの出力を制御するためのデューティ比Ｄａと、キャリア波ＣＷａとの電圧比較に基づいて、制御パルス信号ＳＤａが生成される。同様に、直流電源１０ｂの出力を制御するためのデューティ比Ｄｂと、キャリア波ＣＷｂとの比較に基づいて制御パルス信号ＳＤｂが生成される。制御パルス信号／ＳＤａ，／ＳＤｂは、制御パルス信号ＳＤａ，ＳＤｂの反転信号である。
【００８０】
図１０に示されるように、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４は、制御パルス信号ＳＤａ（／ＳＤａ）およびＳＤｂ（／ＳＤｂ）の論理演算に基づいて設定される。
【００８１】
スイッチング素子Ｓ１は、図７および図８の昇圧チョッパ回路の各々で上アーム素子を形成する。したがって、スイッチング素子Ｓ１のオンオフを制御する制御信号ＳＧ１は、制御パルス信号／ＳＤａおよび／ＳＤｂの論理和によって生成される。この結果、スイッチング素子Ｓ１は、図７の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ａ）の上アーム素子および、図８の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ｂ）の上アーム素子の両方の機能を実現するように、オンオフ制御される。
【００８２】
スイッチング素子Ｓ２は、図７の昇圧チョッパ回路では上アーム素子を形成し、図８の昇圧チョッパ回路では下アーム素子を形成する。したがって、スイッチング素子Ｓ２のオンオフを制御する制御信号ＳＧ２は、制御パルス信号／ＳＤａおよびＳＤｂの論理和によって生成される。これにより、スイッチング素子Ｓ２は、図７の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ａ）の上アーム素子および、図８の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ｂ）の下アーム素子の両方の機能を実現するように、オンオフ制御される。
【００８３】
同様にして、スイッチング素子Ｓ３の制御信号ＳＧ３は、制御パルス信号ＳＤａおよびＳＤｂの論理和によって生成される。これにより、スイッチング素子Ｓ３は、図７の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ａ）の下アーム素子および、図８の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ｂ）の下アーム素子の両方の機能を実現するように、オンオフ制御される。
【００８４】
また、スイッチング素子Ｓ４の制御信号ＳＧ４は、制御パルス信号ＳＤａおよび／ＳＤｂの論理和によって生成される。これにより、スイッチング素子Ｓ４は、図７の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ａ）の下アーム素子および、図８の昇圧チョッパ回路（直流電源１０ｂ）の上アーム素子の両方の機能を実現するように、オンオフ制御される。
【００８５】
ＰＢモードでは、制御信号ＳＧ２およびＳＧ４が相補のレベルに設定されているので、スイッチング素子Ｓ２およびＳ４は相補的にオンオフされる。これにより、図５に示したＶｂ＞Ｖａのときの動作と、図６に示したＶａ＞Ｖｂの動作とが、自然に切替えられる。さらに、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３が相補にオンオフされることにより、直流電源１０ａ，１０ｂについて、デューティ比Ｄａ，Ｄｂに従った直流電力変換が実行できる。
【００８６】
再び図９を参照して、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４は、図１０に示された論理演算式に従って、制御パルス信号ＳＤａ（／ＳＤａ）およびＳＤｂ（／ＳＤｂ）に基づいて生成される。制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４に従ってスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフすることにより、リアクトルＬ１を流れる電流Ｉ（Ｌ１）およびリアクトルＬ２を流れる電流Ｉ（Ｌ２）が制御される。電流Ｉ（Ｌ１）は直流電源１０ａの電流Ｉａに相当し、電流Ｉ（Ｌ２）は直流電源１０ｂの電流Ｉｂに相当する。
【００８７】
このように、ＰＢモードでは、直流電源１０ａ，１０ｂと電力線２０との間で並列に直流電力を入出力するＤＣ／ＤＣ変換を実行した上で、出力電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨ＊に制御することができる。さらに、電流制御の対象となる直流電源の電流指令値に応じて、当該直流電源の入出力電力を制御することができる。
【００８８】
ＰＢモードでは、負荷３０の入出力電力（以下、負荷電力ＰＬとも称する）に対する、電流制御される直流電源からの入出力電力による不足分が、電圧制御される直流電源から入出力されることになる。このため、電流制御での電流指令値の設定によって、直流電源間での電力配分比を間接的に制御することが可能となる。また、電流指令値の設定によって、一方の直流電源からの出力電力によって、他方の直流電源を充電する動作も可能で
ある。なお、以下では、電力Ｐａ，Ｐｂ、直流電源１０ａ，１０ｂ全体が電力線２０に対して入出力する総電力ＰＨ（ＰＨ＝Ｐａ＋Ｐｂ）、および負荷電力ＰＬは、各直流電源１０ａ，１０ｂの放電時および負荷３０の力行動作時の電力値を正値で表し、各直流電源１０ａ，１０ｂの充電時および負荷３０の回生動作時の電力値を負値で表すこととする。
【００８９】
（直結モードにおける回路動作）
直結モードでは、図３に従ってスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフを固定することによって、ＰＤモード、ＳＤモード、ａＤモードおよびｂＤモードのいずれかが実現されることが理解される。
【００９０】
ＰＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２，Ｓ４をオンに固定する一方で、スイッチング素子Ｓ３がオフに固定されることにより、ＶＨ＝ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）となる。また、ＳＤモードでは、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオフに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ３がオンに固定されるので、ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂとなる。
【００９１】
ａＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２がオンに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４がオフに固定されることにより、ＶＨ＝Ｖａ（ただし、Ｖａ＞Ｖｂ）となる。一方で、ｂＤモードでは、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ４がオンに固定される一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ３がオフに固定されることにより、ＶＨ＝Ｖｂ（ただし、Ｖｂ＞Ｖａ）となる。
【００９２】
（ＳＢモードにおける回路動作）
次に、ＳＢモードでの回路動作を、図１１および図１２を用いて説明する。
【００９３】
図１１（ａ）に示されるように、スイッチング素子Ｓ３をオン固定することによって、直流電源１０ａおよび１０ｂを電力線２０に対して直列に接続することができる。このときの等価回路が図１１（ｂ）に示される。
【００９４】
図１１（ｂ）を参照して、ＳＢモードでは、直列接続された直流電源１０ａおよび１０ｂと電力線２０との間では、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４を共通にオンオフ制御することによって、昇圧チョッパ回路の下アーム素子のオン期間およびオフ期間を交互に形成できる。なお、スイッチング素子Ｓ１は、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のオフ期間にオンされることによって、負荷３０からの回生を制御するスイッチとして動作する。また、オン固定されたスイッチング素子Ｓ３により、リアクトルＬ１をスイッチング素子Ｓ４と接続する配線１５が等価的に形成される。
【００９５】
次に、図１２を用いて、ＳＢモードにおけるＤＣ／ＤＣ変換（昇圧動作）を説明する。
図１２（ａ）を参照して、直流電源１０ａおよび１０ｂを直列接続するためにスイッチング素子Ｓ３がオン固定される一方で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のペアがオンし、スイッチング素子Ｓ１がオフされる。これにより、リアクトルＬ１，Ｌ２にエネルギを蓄積するための電流経路１７０，１７１が形成される。この結果、直列接続された直流電源１０ａ，１０ｂに対して、昇圧チョッパ回路の下アーム素子をオンした状態が形成される。
【００９６】
これに対して、図１２（ｂ）を参照して、スイッチング素子Ｓ３をオン固定したままで、図１２（ａ）とは反対に、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のペアがオフし、スイッチング素子Ｓ１がオンされる。これにより、電流経路１７２が形成される。電流経路１７２により、直列接続された直流電源１０ａ，１０ｂからのエネルギと、リアクトルＬ１，Ｌ２に蓄積されたエネルギとの和が電力線２０へ出力される。この結果、直列接続された直流電源１０ａ，１０ｂに対して、昇圧チョッパ回路の上アーム素子をオンした状態が形成される。
【００９７】
スイッチング素子Ｓ３がオン固定された下で、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のペアがオンされる一方でスイッチング素子Ｓ１がオフされている第１の期間と、スイッチング素子Ｓ１がオンされる一方でスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４がオフされている第２の期間とを交互に繰返すことにより、図１２（ａ）の電流経路１７０，１７１および図１２（ｂ）の電流経路１７２が交互に形成される。
【００９８】
ＳＢモードのＤＣ／ＤＣ変換では、直流電源１０ａの電圧Ｖａ、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂ、および、電力線２０の出力電圧ＶＨの間には、下記（３）式に示す関係が成立する。（３）式では、スイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のペアがオンされる第１の期間のデューティ比をＤｃとする。
【００９９】
ＶＨ＝１／（１−Ｄｃ）・（Ｖａ＋Ｖｂ）        …（３）
ただし、ＶａおよびＶｂが異なるときや、リアクトルＬ１，Ｌ２のインダクタンスが異なるときには、図１２（ａ）の動作終了時におけるリアクトルＬ１，Ｌ２の電流値がそれぞれ異なる。したがって、図１２（ｂ）の動作への移行直後には、リアクトルＬ１の電流の方が大きいときには電流経路１７３を介して差分の電流が流れる。一方、リアクトルＬ２の電流の方が大きいときには電流経路１７４を介して、差分の電流が流れる。
【０１００】
図１３には、ＳＢモードにおけるスイッチング素子の制御動作例を説明するための波形図が示される。
【０１０１】
ＳＢモードでは、特許文献４に記載されるように、出力電圧ＶＨの電圧偏差ΔＶＨ（ΔＶＨ＝ＶＨ＊−ＶＨ）を補償するように、（３）式のデューティ比Ｄｃが演算される。そして、キャリア波ＣＷとデューティ比Ｄｃとの電圧比較に基づいて、制御パルス信号ＳＤｃが生成される。制御パルス信号／ＳＤｃは、制御パルス信号ＳＤｃの反転信号である。ＳＢモードでは、直流電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）と、出力電圧ＶＨとの間のＤＣ／ＤＣ変換が、図１０に示された昇圧チョッパ回路によって実行される。
【０１０２】
図１４に示されるように、制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４は、制御パルス信号ＳＤｃ（／ＳＤｃ）の論理演算に基づいて設定することができる。
【０１０３】
制御パルス信号ＳＤｃは、昇圧チョッパ回路の下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のペアの制御信号ＳＧ２，ＳＧ４とされる。同様に、昇圧チョッパ回路の上アーム素子を構成するスイッチング素子Ｓ１の制御信号ＳＧ１は、制御パルス信号／ＳＤｃによって得られる。この結果、下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４のペアがオンされる期間と、上アーム素子を構成するスイッチング素子Ｓ１がオンされる期間とが相補的に設けられる。
【０１０４】
ＳＢモードでは、直流電源１０ａおよび１０ｂが直列接続された状態で、電力線２０（負荷３０）との間で双方向のＤＣ／ＤＣ変換が実行される。したがって、直流電源１０ａの電力Ｐａおよび直流電源１０ｂの電力Ｐｂを直接制御することができない。すなわち、直流電源１０ａ，１０ｂの電力Ｐａ，Ｐｂの比は、電圧Ｖａ，Ｖｂの比によって、下記（４）式に従って自動的に決まる。なお、直流電源１０ａ，１０ｂの入出力電力の和（Ｐａ＋Ｐｂ）によって、負荷３０へ電力供給されることは、ＰＢモードと同様である。
【０１０５】
Ｐａ：Ｐｂ＝Ｖａ：Ｖｂ        …（４）
このように、動作モード間で、直流電源１０ａ，１０ｂ全体が電力線２０に対して入出力する総電力ＰＨ（ＰＨ＝Ｐａ＋Ｐｂ）に対する直流電源１０ａおよび１０ｂの電力分配は異なってくる。
【０１０６】
（各動作モードでの電力分配比および出力電圧範囲）
再び図３を参照して、各動作モードにおける直流電源１０ａ，１０ｂ間での電力分配比ｋおよび出力電圧ＶＨの範囲を比較説明する。
【０１０７】
ＰＢモードでは、電流制御対象となる直流電源での電流指令値の設定により、直流電源１０ａ，１０ｂ間の電力分配比ｋを制御することができる。なお、電力分配比ｋは、総電力ＰＨに対する直流電源１０ａの出力電力Ｐａの比で定義される（ｋ＝Ｐａ／ＰＨ）。
【０１０８】
また、ＰＢモードでは、出力電圧ＶＨは、電圧ＶａおよびＶｂの最大値であるｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）から、出力電圧ＶＨの制御上限値である上限電圧ＶＨｍａｘまでの範囲内で制御することができる（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）≦ＶＨ≦ＶＨｍａｘ）。なお、ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）について、Ｖａ＞Ｖｂのときはｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）＝Ｖａであり、Ｖｂ＞Ｖａのときはｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）＝Ｖｂである。また、上限電圧ＶＨｍａｘは、部品の耐圧等を考慮して定められる上限値である。
【０１０９】
ＳＢモードでは、（４）式から理解されるように、電力分配比ｋは、電圧Ｖａ，Ｖｂによって固定的に決まる（ｋ＝Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ））。したがって、直流電源１０ａおよび１０ｂの電力ＰａおよびＰｂならびに電力分配比ｋを、ＤＣ／ＤＣ変換を通じて独立に制御することはできない。
【０１１０】
また、ＳＢモードでは、出力電圧ＶＨは（Ｖａ＋Ｖｂ）よりも低く設定することができない。ＳＢモードでは、出力電圧ＶＨは、（Ｖａ＋Ｖｂ）から上限電圧ＶＨｍａｘまでの範囲内で制御することができる（Ｖａ＋Ｖｂ＜ＶＨ≦ＶＨｍａｘ）。
【０１１１】
ａＢモードでは、直流電源１０ａのみが使用されるので、電力分配比ｋ＝１．０に固定される。そして、式（１）のデューティ比Ｄａに基づいて図７に示した昇圧チョッパ回路を制御することにより、出力電圧ＶＨは、ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）から上限電圧ＶＨｍａｘまでの範囲内で制御することができる（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）＜ＶＨ≦ＶＨｍａｘ）。
【０１１２】
ｂＢモードでは、直流電源１０ｂのみが使用されるため、電力分配比ｋ＝０に固定される。そして、式（２）のデューティ比Ｄｂに基づいて図８に示した昇圧チョッパ回路を制御することにより、出力電圧ＶＨは、ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）からＶＨｍａｘの範囲内で制御することができる（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）＜ＶＨ≦ＶＨｍａｘ）。
【０１１３】
ＰＤモードでは、直流電源１０ａおよび１０ｂが並列に電力線２０に対して接続される。このため、電力分配比ｋは、直流電源１０ａおよび１０ｂの内部抵抗に依存して一意に決まるので、各直流電源１０ａ，１０ｂの出力電力Ｐａ，Ｐｂを独立に制御することはできない。具体的には、直流電源１０ａの内部抵抗Ｒａおよび直流電源１０ｂの内部抵抗Ｒｂを用いると、ｋ＝Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）となる。また、ＶＨ＝Ｖａ（ＶＨ＝Ｖｂ）に固定されるため、電圧指令値ＶＨ＊に応じて出力電圧ＶＨを制御することはできない。なお、上述のように、ＰＤモードは、電圧ＶａおよびＶｂの電圧差が小さいときに限定して適用することができる。
【０１１４】
ＳＤモードでは、直流電源１０ａおよび１０ｂが直列に電力線２０に対して電気的に接続される。このため、出力電圧ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂに固定される。すなわち、電圧指令値ＶＨ＊に応じて出力電圧ＶＨを制御することはできない。また、電力分配比ｋは、ＳＢモードと同様に、電圧ＶａおよびＶｂに従って固定的に決まる。したがって、電力分配比ｋをＤＣ／ＤＣ変換を通じて独立に制御することはできない。
【０１１５】
ａＤモードの適用時には、上述のようにＶａ＞Ｖｂが条件であるため、直流電源１０ｂが電力線２０から切り離される一方で、直流電源１０ａが電力線２０に対して接続される。このため、出力電圧ＶＨ＝Ｖａに固定される。また、電力供給は直流電源１０ａからのみ実行されるので、電力分配比ｋ＝１．０に固定される。
【０１１６】
同様に、ｂＤモードの適用時には、上述のようにＶｂ＞Ｖａが条件であるため、直流電源１０ａが電力線２０から切り離される一方で、直流電源１０ｂが電力線２０に対して接続される。このため、出力電圧ＶＨ＝Ｖｂに固定される。また、電力供給は直流電源１０ｂからのみ実行されるので、電力分配比ｋ＝０に固定される。
【０１１７】
このように、電力変換器５０に適用される動作モードは、ＶＨ制御のためのＤＣ／ＤＣ変換を通じて直流電源１０ａ，１０ｂ間での電力配分（電力分配比ｋ）が制御可能である電力配分制御モードと、直流電源１０ａ，１０ｂ間での電力配分が固定的に決まる電力配分固定モードとに分類される。ＰＢモードは、電力配分制御モードに含まれる。一方で、その他のＳＢモード、ＳＤモード、ａＢモード、ｂＢモード、ａＤモード、ｂＤモードおよびＰＤモードは、電力配分固定モードに含まれる。電力配分制御モード（ＰＢモード）は、「第１の動作モード」に対応し、電力配分固定モードは「第２の動作モード」に対応する。
【０１１８】
図３に示されるように、電力変換器５０では、各動作モードにおいて、電力変換器５０が出力可能な出力電圧ＶＨの範囲が異なる。したがって、要求される出力電圧ＶＨに応じて、動作モードの選択も制約を受ける。
【０１１９】
昇圧モードに属するａＢモード、ｂＢモードおよびＰＢモードでは、出力電圧ＶＨは、ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘの範囲内において、電圧指令値ＶＨ＊に従って制御することができる。一方で、ＳＢモードでは、出力電圧ＶＨを（Ｖａ＋Ｖｂ）より低く制御することができない。すなわち、ＳＢモードでは、出力電圧ＶＨは、（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘの範囲内であれば、電圧指令値ＶＨ＊に従って制御することができる。
【０１２０】
直結モードでは、出力電圧ＶＨは、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧Ｖａ，Ｖｂに従って固定される。すなわち、直結モードの適用時には、出力電圧ＶＨは任意の電圧に制御することができない。
【０１２１】
図１５は、本発明の実施の形態に従う電力変換器制御によるモード選択に関連した制御構成を説明するための機能ブロック図である。なお、図１５を始めとする各機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、制御装置４０によるハードウェアおよび／またはソフトウェア処理によって実現されるものとする。
【０１２２】
図１５を参照して、動作モード選択部６００は、負荷の３０の動作状態（負荷状態）および直流電源１０ａ，１０ｂの動作状態（電源状態）に基づいて動作モードを選択する。動作モード選択部６００は、動作モードの選択結果を示すモード選択信号ＭＤ♯を生成する。
【０１２３】
図２の構成例のように、負荷３０がモータジェネレータ３５を含む場合には、動作モード選択部６００は、モータジェネレータ３５の回転数およびトルクに基づいて、動作モードを選択することができる。あるいは、負荷３０の動作状態として、モータジェネレータ３５が搭載された電動車両の動作状態（車速、アクセル開度等）を用いて、動作モードを選択することができる。
【０１２４】
たとえば、動作モード選択部６００による動作モードの選択は、下記のように、負荷３
０の動作指令に従った動作を確保した上で、電源システム５の全体損失が最小となるように実行される。
【０１２５】
負荷３０の動作指令に従った動作を確保するために、負荷３０へ供給される出力電圧ＶＨは、負荷３０の動作状態に応じた一定の電圧以上に設定することが必要となる。負荷３０が、モータジェネレータ３５を含んで構成される場合には、インバータ３２の直流リンク側電圧に相当する出力電圧ＶＨが、モータジェネレータ３５のコイル巻線（図示せず）に生じる誘起電圧以上であることが必要である。
【０１２６】
また、モータジェネレータ３５が出力可能なトルク範囲は、出力電圧ＶＨに応じて変化する。具体的には、出力電圧ＶＨを高くすると出力可能なトルクも大きくなる。したがって、たとえば、出力電圧ＶＨは、電動車両の走行制御によって定められたトルク指令値に相当するトルクをモータジェネレータ３５が出力可能な電圧範囲とすることが必要である。
【０１２７】
これらの観点から、負荷３０の動作状態（図２の構成例では、モータジェネレータ３５のトルクおよび回転数）に応じて、動作指令に従って負荷３０を動作させるために必要な出力電圧ＶＨの最小値（最低電圧）が設定される。
【０１２８】
さらに、モータジェネレータ３５のトルク制御において、同一トルクを出力する際の電流位相は、インバータ３２の直流リンク電圧（出力電圧ＶＨ）によって変化する。また、モータジェネレータ３５での電流振幅に対する出力トルクの比、すなわち、モータ効率は、電流位相に応じて変化する。したがって、モータジェネレータ３５のトルク指令値が設定されると、当該トルク指令値に対応させて、インバータ３２およびモータジェネレータ３５での効率が最大、すなわち、電力損失が最小となる最適な電流位相、および、この最適な電流位相を実現するための出力電圧ＶＨを定めることができる。
【０１２９】
一方で、電力変換器５０での電力損失は、直結モードの適用により大幅に減少する。したがって、ＶＨ＝ＶａあるいはＶｂ（ａＤ、ｂＤあるいはＰＤモード）、または、ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂ（ＳＤモード）とすることによる電力変換器５０での電力損失低減量が、最適電流位相から外れることによるモータジェネレータ３５での電力損失増加量よりも大きければ、電源システム５全体の効率を低減することができる。
【０１３０】
このように、負荷３０の動作状態（たとえば、トルクおよび回転数）に応じて、最適な出力電圧ＶＨおよび動作モードが変わってくる。動作モード選択部６００では、上記最低電圧以上の電圧範囲で電源システム５の全体損失が最小となるように、最適な出力電圧（以下では、最適動作電圧ＶＨ♯とも表記する）の設定および動作モードの選択が実行される。最適動作電圧ＶＨ♯は、上記最低電圧以上かつＶＨｍａｘ以下の電圧範囲に設定される。
【０１３１】
たとえば、上記最低電圧は、負荷３０の動作状態（たとえば、トルクおよび回転数）に対応させた設定マップを予め作成することができる。さらに、出力電圧ＶＨに対する、インバータ３２およびモータジェネレータ３５の電力損失、ならびに、電力変換器５０の電力損失を推定することによって、現在の負荷状態および電源状態に応じた最適動作電圧ＶＨ♯および最適な動作モードを選択することができる。
【０１３２】
電力上限値設定部７２０は、直流電源１０ａ，１０ｂの電源状態に基づいて、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘを設定する。各電力上限値は、放電電力の上限値を示しており、０または正に設定される。電力上限値＝０に設定されたときは、直流電源からの放電が禁止されることを意味する。たとえば、電力上限値Ｐａｍａｘは、直流電源１０ａのＳＯ
Ｃａおよび温度Ｔａに基づいて設定することができる。電力上限値Ｐｂｍａｘについても、Ｐａｍａｘと同様に、直流電源１０ｂの状態（ＳＯＣｂ、Ｔｂ，Ｉｂ，Ｖｂ）に基づいて設定することができる。
【０１３３】
電力下限値設定部７３０は、直流電源１０ａ，１０ｂの電源状態に基づいて、電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎを設定する。各電力下限値は、充電電力の上限値を示しており、０または負に設定される。電力下限値＝０に設定されたときは、直流電源の充電が禁止されることを意味する。たとえば、電力下限値Ｐａｍｉｎは、直流電源１０ａのＳＯＣａおよび温度Ｔａに基づいて設定される。電力下限値Ｐｂｍｉｎについても、Ｐａｍｉｎと同様に、直流電源１０ｂの状態（ＳＯＣｂ、Ｔｂ，Ｉｂ，Ｖｂ）に基づいて設定することができる。
【０１３４】
なお、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎに従って、直流電源１０ａ，１０ｂ全体の総電力ＰＨの電力上限値ＰＨｍａｘ（ＰＨｍａｘ＝Ｐａｍａｘ＋Ｐｂｍａｘ）および電力下限値ＰＨｍｉｎ（ＰＨｍｉｎ＝Ｐａｍｉｎ＋Ｐｂｍｉｎ）を設定することができる。負荷３０の動作指令は、負荷電力指令値ＰＬ＊がＰＨｍｉｎ≦ＰＬ＊≦ＰＨｍａｘの範囲内となるように制限される。これにより、直流電源１０ａ，１０ｂの過充電および過放電をさせることなく、負荷３０を動作させることができる。たとえば、モータジェネレータ３５が搭載された電動車両の動作状態（車速、アクセル開度等）に応じて、ＰＨｍｉｎ≦ＰＬ＊≦ＰＨｍａｘの範囲内となるように制限して、モータジェネレータ３５のトルク指令値が設定される。
【０１３５】
動作モード切替制御部７１０は、電力変換器５０の動作モードを指定するためのモード制御信号ＭＤを生成する。電力変換器５０の動作モードは、モード制御信号ＭＤによって決められる。
【０１３６】
動作モード切替制御部７１０は、動作モード選択部６００によって選択された動作モード（すなわち、モード選択信号ＭＤ♯に従う動作モード）が、現在の動作モード（すなわち、モード制御信号ＭＤに従う動作モード）と異なるときに、動作モードの移行を制御する。以下では、モード選択信号ＭＤ♯に従う動作モードを「移行先の動作モード」とも称する。
【０１３７】
後述するように、動作モード切替制御部７１０は、現在の出力電圧ＶＨ、電圧Ｖａ，Ｖｂ、直流電源１０ａ，１０ｂの内部抵抗Ｒａ，Ｒｂ、負荷電力指令値ＰＬ＊、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎに基づいて、現在の動作モードから移行先の動作モードへの切替可否を判定する。
【０１３８】
コンバータ指令生成部７００は、負荷電力指令値ＰＬ＊と、モード選択信号ＭＤと、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘと、電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎとに基づいて、電流制御される直流電源１０ａの電力指令値Ｐａ＊を設定する。
【０１３９】
コンバータ指令生成部７００は、モード制御信号ＭＤによって指定された動作モードに応じて電圧指令値ＶＨ＊を設定する。基本的には、スイッチング制御による出力電圧制御が実行されるＰＢモード、ＳＢモード、ａＢモードおよびｂＢモードでは、電圧指令値ＶＨ＊は、最適動作電圧ＶＨ♯に従って設定される。一方、ＳＤモード、ＰＤモード、ａＤモードおよびｂＢモードでは、図３に示されるように、出力電圧ＶＨは、電圧Ｖａおよび／またはＶｂによって一意的に決まる。したがって、これらの直結モードでは、電圧指令値ＶＨ＊は、各モードでの電圧Ｖａおよび／またはＶｂに従った電圧値に設定される。
【０１４０】
さらに、コンバータ指令生成部７００は、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊を適切に
設定することによって、直流電源１０ａ，１０ｂ間での電力分配比ｋを制御することができる。
【０１４１】
図１６は、コンバータ指令生成部７００からの動作指令値に従う電力変換器５０の制御構成を説明するための機能ブロック図である。
【０１４２】
図１６を参照して、デューティ比演算部３００は、コンバータ指令生成部７００によって設定された電力指令値Ｐａ＊、電圧指令値ＶＨ＊に従って、直流電源１０ａの電力Ｐａ（電圧Ｖａ，電流Ｉａ）および出力電圧ＶＨのフィードバック制御により、式（１），（２）のデューティ比Ｄａ，Ｄｂを演算する。
【０１４３】
上述のように、ＰＢモードでは、電流制御される直流電源（ここでは直流電源１０ａ）の電流指令値Ｉａ＊を、Ｉａ＊＝Ｐａ＊／Ｖａと設定することにより、電流Ｉａのフィードバック制御によるデューティ比Ｄａの演算によって、電力Ｐａを電力指令値Ｐａ＊に制御することができる。
【０１４４】
一方で、電圧制御される直流電源（ここでは直流電源１０ｂ）については、出力電圧ＶＨのフィードバック制御によるデューティ比Ｄｂの演算によって、出力電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨ＊に制御することができる。
【０１４５】
ＰＷＭ制御部４００は、デューティ比演算部３００によって設定されたデューティ比Ｄａ，Ｄｂ、ならびに、キャリア波発生部４１０からのキャリア波ＣＷａ，ＣＷｂに基づくパルス幅変調制御によって、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を生成する。ＰＷＭ制御部４００によるパルス幅変調制御および制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４の生成は、図９および図１０で説明したのと同様に実行されるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１４６】
これにより、出力電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨ＊にフィードバック制御するとともに、直流電源１０ａの電力Ｐａを電力指令値Ｐａ＊にフィードバック制御することができる。また、直流電源１０ｂの電力Ｐｂについても、電圧指令値Ｐａ＊に従った直流電源１０ａの出力制御と、電圧指令値ＶＨに従った直流電源１０ｂの出力制御との結果、Ｐｂ＝ＰＬ＊−Ｐａ＊に制御することができる。したがって、直流電源１０ａ，１０ｂの電力Ｐａ，Ｐｂは、電力指令値Ｐａ＊および（ＰＬ＊−Ｐａ＊）に従って、すなわち、電力分配比ｋに従って制御される。
【０１４７】
なお、ＳＢモードでは、デューティ比演算部３００は、コンバータ指令生成部７００によって設定された電圧指令値ＶＨ＊に従って、出力電圧ＶＨのフィードバック制御により、式（３）のデューティ比Ｄｃを演算する。さらに、ＰＷＭ制御部４００は、デューティ比演算部３００によって設定されたデューティ比Ｄｃならびに、キャリア波発生部４１０からのキャリア波ＣＷａに基づくパルス幅変調制御（図１３）によって、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を生成する。ＰＷＭ制御部４００によるパルス幅変調制御および制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４の生成は、図１４で説明したのと同様に実行されるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１４８】
また、ａＢモードでは、デューティ比演算部３００は、コンバータ指令生成部７００によって設定された電圧指令値ＶＨ＊に従って、出力電圧ＶＨのフィードバック制御により、式（１）のデューティ比Ｄａを演算する。そして、ＰＷＭ制御部４００は、デューティ比演算部３００によって設定されたデューティ比Ｄａおよびキャリア波発生部４１０からのキャリア波ＣＷａに基づくパルス幅変調制御によって、図７に示した昇圧チョッパ回路を制御するように、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を生成する。
ＰＷＭ制御部４００によるパルス幅変調制御および制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４の生成は、図１０での制御パルス信号ＳＤａ，／ＳＤａに従って実行される。
【０１４９】
同様に、ｂＢモードでは、デューティ比演算部３００は、コンバータ指令生成部７００によって設定された電圧指令値ＶＨ＊に従って、出力電圧ＶＨのフィードバック制御により、式（２）のデューティ比Ｄｂを演算する。そして、ＰＷＭ制御部４００は、デューティ比演算部３００によって設定されたデューティ比Ｄｂおよびキャリア波発生部４１０からのキャリア波ＣＷｂに基づくパルス幅変調制御によって、図８に示した昇圧チョッパ回路を制御するように、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を生成する。ＰＷＭ制御部４００によるパルス幅変調制御および制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４の生成は、図１０での制御パルス信号ＳＤｂ，／ＳＤｂに従って実行される。
【０１５０】
図１７は、電力変換器の動作モードの切替に係る本実施の形態１に従う制御処理を説明するためのフローチャートである。図１７に示すフローチャートに従う制御処理は、制御装置４０によって周期的に実行される。
【０１５１】
図１７を参照して、制御装置４０は、ステップＳ１００により、現在の負荷３０の動作状態および直流電源１０ａ，１０ｂの電源状態を読込む。これにより、直流電源１０ａ，１０ｂの制約値として、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎも読み込まれる。さらに、負荷電力指令値ＰＬ＊についても取得される。
【０１５２】
制御装置４０は、さらに、ステップＳ２００により、負荷の３０の動作状態および直流電源１０ａ，１０ｂの動作状態（電源状態）に基づいて、負荷３０の動作指令に従った動作を確保した上で電源システム５の全体損失が最小となるように、動作モードを選択する。すなわち、ステップＳ２００による処理は、図１５に示された動作モード選択部６００の機能に相当する。ステップＳ２００により、現在の動作状態に適した動作モードを選択するためのモード選択信号ＭＤ＃が設定される。
【０１５３】
制御装置４０は、ステップＳ３００により、モード制御信号ＭＤに従う動作モード（すなわち、現在の動作モード）と、ステップＳ２００で設定されたモード選択信号ＭＤ＃に従う動作モード（すなわち、移行先の動作モード）とが一致しているかどうかを判定する。
【０１５４】
制御装置４０は、両者が一致している場合（ＭＤ＝ＭＤ＃）、すなわちＳ３００がＹＥＳ判定時のときには、ステップＳ５００に処理を進めて、モード制御信号ＭＤを維持する。すなわち、現在適用されている動作モードを維持して、電力変換器５０は動作する。
【０１５５】
一方、制御装置４０は、現在の動作モードと、移行先の動作モードとが異なる場合（Ｓ３００のＮＯ判定時）には、ステップＳ４００により、移行先の動作モードへの切替可否を判定する。
【０１５６】
ステップＳ４００は、出力電圧ＶＨに関する要件（ＶＨ要件）を判定するステップＳ４１０と、直流電源１０ａ，１０ｂ間の電力分配比ｋに関する要件（電力配分要件）を判定するステップＳ４２０と、直流電源１０ａ，１０ｂの電力保護に関する要件（電力保護要件）を判定するステップＳ４３０とを含む。後程説明するように、ＶＨ要件（Ｓ４１０）、電力配分要件（Ｓ４２０）および電力保護要件（Ｓ４３０）は、現在の動作モードおよび移行先の動作モードの組み合わせ毎に予め設定される。
【０１５７】
制御装置４０は、ＶＨ要件（Ｓ４１０）、電力配分要件（Ｓ４２０）および電力保護要件（Ｓ４３０）のすべてがクリアされている場合には、移行先の動作モードへの切替を許
可して、ステップＳ６００に処理を進める。制御装置４０は、ステップＳ６００では、モード選択信号ＭＤ♯に従う動作モードを指定するように、モード制御信号ＭＤを変更する。これにより、電力変換器５０において、現在の動作モードから移行先の動作モードへ切替が実行される。
【０１５８】
これに対して、制御装置４０は、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件の少なくともいずれかがクリアされていない場合（Ｓ４１０〜Ｓ４３０のいずれかのＮＯ判定時）には、ステップＳ７００に処理を進める。
【０１５９】
制御装置４０は、ステップＳ７００では、現在のモードから移行先の動作モードへの切替を禁止して、モード切替処理を実行する。したがって、モード選択信号ＭＤ♯に従ったモード切替は待機されて、現在のモード制御信号ＭＤが維持される。後述するように、モード切替処理では、移行先の動作モードへ切替えるためのＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件をクリアするために、電力変換器５０の動作が制御される。
【０１６０】
次に、各動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理の詳細について順に説明する。
【０１６１】
図１８は、ＰＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０１６２】
図１８を参照して、ＰＢモードからＳＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および、電力保護要件がチェックされる。ＳＢモードのＶＨ範囲（（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）は、ＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）よりも狭いため、ＶＨ＞Ｖａ＋ＶｂであることがＶＨ要件とされる。
【０１６３】
ＶＨ＜Ｖａ＋Ｖｂのときには、ステップＳ４１０（図１７）がＮＯ判定とされるので、ＶＨ要件の不成立により、ＳＢモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、（Ｖａ＋Ｖｂ）へ向けて電圧指令値ＶＨ＊が上昇される。通常、出力電圧ＶＨの急変を回避するために、１回の制御周期でのＶＨ＊の上昇量は制限される。以降の制御周期において、電圧指令値ＶＨ＊の上昇に伴って出力電圧ＶＨが、Ｖａ＋Ｖｂよりも高くなると、ＶＨ要件はクリアされる。これにより。ステップＳ４１０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１６４】
上述のように、ＳＢモードでは、直流電源１０ａ，１０ｂ間の電力配分比ｋが、電圧ＶａおよびＶｂに従って固定的に決まる。このときの電力配分比をｋ１とすると、ｋ１は、下記（５）式で示される。
【０１６５】
ｋ１＝Ｖａ／（Ｖａ＋Ｖｂ）            …（５）
したがって、現在の電力分配比ｋがｋ１から離れている状態でＳＢモードへ移行すると、直流電源１０ａ，１０ｂの出力電力が急激に変化する。これにより、負荷３０への出力（電圧および／または電流）が変動して不安定になる虞がある。
【０１６６】
したがって、ＰＢモードからＳＢモードへ移行する際には、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋがｋ１と同等となってから、ＳＢモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋと、ＳＢモード移行後の電力分配比推定値（ｋ１）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。電力分配比ｋは、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧Ｖａ，Ｖｂおよび電流Ｉａ，Ｉｂから逐次求めることができる。また、ｋ１は、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧Ｖａ，Ｖｂから上記（５）式に従って求めることができる。
【０１６７】
電力分配比ｋおよびｋ１の差が判定値より大きいときには、ステップＳ４２０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力配分要件の不成立により、ＳＢモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、電力分配比ｋがｋ１へ近付く方向に、電力フィードバック（直流電源１０ａ）の電力指令値Ｐａ＊が調整される。通常、出力電力Ｐａ，Ｐｂの急変を回避するために、１回の制御周期でのＰａ＊の変化量は制限される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋがｋ１とほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１６８】
ＳＢモードでは、電力配分比が固定されるので、直流電源１０ａ，１０ｂの電力も、下記（６），（７）式に従って、Ｐａ（ＳＢ），Ｐｂ（ＳＢ）に固定的に決まる。
【０１６９】
Ｐａ（ＳＢ）＝ＰＬ＊・ｋ１                      …（６）
Ｐｂ（ＳＢ）＝ＰＬ＊・（１−ｋ１）              …（７）
したがって、ＰＢモードからＳＢモードへ移行する際には、電力保護要件として、式（６），（７）で決まる電力Ｐａ（ＳＢ），Ｐｂ（ＳＢ）が、直流電源１０ａ，１０ｂの制約値（すなわち、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎ）に達しているかどうかを判定する必要がある。
【０１７０】
ステップＳ４３０（図１７）では、電力Ｐａ（ＳＢ）がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲内であるか否か、および、電力Ｐｂ（ＳＢ）がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内であるかが、電力保護要件として判定される。
【０１７１】
電力Ｐａ（ＳＢ），Ｐｂ（ＳＢ）の少なくともいずれかが制約値に達している場合、すなわち、Ｐａ（ＳＢ）がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲外であるか、または、Ｐｂ（ＳＢ）がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲外であるときには、ステップＳ４３０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力保護要件の不成立により、ＳＢモードへの切替は禁止される。
【０１７２】
一方で、電力Ｐａ（ＳＢ），Ｐｂ（ＳＢ）の両方が制約値に達していない場合、すなわち、Ｐａ（ＳＢ）がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲内であり、かつ、Ｐｂ（ＳＢ）がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内であるときには、電力保護要件はクリアされるので、ステップＳ４３０（図１７）がＹＥＳ判定とされる。
【０１７３】
次に、ＰＢモードからａＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件はチェックされず、電力配分要件および電力保護要件がチェックされる。
【０１７４】
上述のように、ＰＢモードおよびａＢモードともＶＨ範囲はｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＶＨｍａｘであるので、モード切替における出力電圧ＶＨの制限は不要である。したがって、ＶＨ要件は設定されないため、ＰＢモードからａＢモードへの移行時には、ステップＳ４１０（図１７）は、無条件にＹＥＳ判定とされる。
【０１７５】
ａＢモードでは、直流電源１０ａのみが用いられるので、電力配分比ｋ＝１．０となる。さらに。直流電源１０ａの電力Ｐａ＝ＰＬ＊となる（Ｐｂ＝０）。したがって、現在の電力分配比ｋが１．０から離れている状態でａＢモードへ移行すると、直流電源１０ａ，１０ｂの出力電力が急激に変化することにより、負荷３０への出力（電圧および／または電流）が変動して不安定になる虞がある。
【０１７６】
したがって、ＰＢモードからａＢモードへ移行する際には、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋ＝１．０となってから、ａＢモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要
件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋとａＢモード移行後の電力分配比（１．０）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。
【０１７７】
電力分配比ｋがほぼ１．０となるまで、ステップＳ４２０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力配分要件の不成立により、ａＢモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、電力分配比ｋが１．０へ近付く方向に、電力フィードバック（直流電源１０ａ）の電力指令値Ｐａ＊が調整される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋが１．０にほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１７８】
直流電源１０ａのみが使用されるａＢモードでは、Ｐａ＝ＰＬ＊，Ｐｂ＝０となるので、ＰＢモードからａＢモードへ移行する際には、電力保護要件として、直流電源１０ａの電力、すなわち、負荷電力指令値ＰＬ＊が、直流電源１０ａの制約値（すなわち、電力上限値Ｐａｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ）に達しているかどうかを判定する必要がある。
【０１７９】
ステップＳ４３０（図１７）では、負荷電力指令値ＰＬ＊がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲内であるか否かが、電力保護要件として判定される。負荷電力指令値ＰＬ＊がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲外であるときには、ステップＳ４３０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力保護要件の不成立により、ａＢモードへの切替は禁止される。一方で、負荷電力指令値ＰＬ＊がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲内であるときには、電力保護要件はクリアされるので、ステップＳ４３０（図１７）がＹＥＳ判定とされる。
【０１８０】
ＰＢモードからｂＢモードへ移行する際にも、ａＢモードへの移行の際と同様に、ＶＨ要件はチェックされず、電力配分要件および電力保護要件がチェックされる。
【０１８１】
上述のように、ＰＢモードおよびｂＢモードともＶＨ範囲はｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＶＨｍａｘである。したがって、ＰＢモードからｂＢモードへの移行時にも、ＶＨ要件は設定されず、ステップＳ４１０（図１７）は、無条件にＹＥＳ判定とされる。
【０１８２】
ｂＢモードでは、直流電源１０ｂのみが用いられるので、電力配分比ｋ＝０となる。さらに。直流電源１０ｂの電力Ｐｂ＝ＰＬ＊となる（Ｐａ＝０）。したがって、ＰＢモードからｂＢモードへ移行する際には、直流電源１０ａ，１０ｂの電力の急激な変化を回避するために、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋ＝０となってから、ｂＢモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋとａＢモード移行後の電力分配比（０）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。
【０１８３】
電力分配比ｋがほぼ０となるまで、ステップＳ４２０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力配分要件の不成立により、ｂＢモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、電力分配比ｋが０へ近付く方向に、電力フィードバック（直流電源１０ａ）の電力指令値Ｐａ＊が調整される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋが０にほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１８４】
直流電源１０ｂのみが使用されるｂＢモードでは、Ｐｂ＝ＰＬ＊，Ｐａ＝０となるので、ｂＢモードが移行先の動作モードである場合には、電力保護要件として、直流電源１０ｂの電力、すなわち、負荷電力指令値ＰＬ＊が、直流電源１０ｂの制約値（すなわち、電力上限値Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐｂｍｉｎ）に達しているかどうかを判定する必要
がある。
【０１８５】
ステップＳ４３０（図１７）では、負荷電力指令値ＰＬ＊がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内であるか否かが、電力保護要件として判定される。負荷電力指令値ＰＬ＊がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲外であるときには、ステップＳ４３０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力保護要件の不成立により、ｂＢモードへの切替は禁止される。一方で、負荷電力指令値ＰＬ＊がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内であるときには、電力保護要件はクリアされるので、ステップＳ４３０（図１７）がＹＥＳ判定とされる。
【０１８６】
次に、ＰＢモードからＰＤモードへの移行の際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がチェックされる。
【０１８７】
ＰＤモードでは、出力電圧ＶＨ＝ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）に固定される。したがって、出力電圧ＶＨがｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）とほぼ一致することが、ＶＨ要件とされる。
【０１８８】
ステップＳ４１０（図１７）では、出力電圧ＶＨとｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）との電圧差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。出力電圧ＶＨがｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）から離れているときには、ＶＨ要件の不成立により、ＰＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）へ向けて電圧指令値ＶＨ＊が調整される。以降の制御周期において、電圧指令値ＶＨ＊の変化に伴って出力電圧ＶＨがｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）とほぼ等しくなると、ＶＨ要件はクリアされる。これにより。ステップＳ４１０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１８９】
上述のように、ＰＤモードでは、直流電源１０ａ，１０ｂ間の電力配分比ｋが、内部抵抗Ｒａ，Ｒｂに従って固定的に決まる。このときの電力配分比ｋ２は、下記（８）式で  
ｋ２＝Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）        …（８）
したがって、ＰＢモードからＰＤモードへ移行する際には、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋがｋ２と同等となってから、ＰＤモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋと、ＰＤモード移行後の電力分配比推定値（ｋ２）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。なお、直流電源１０ａ，１０ｂの内部抵抗Ｒａ，Ｒｂは、予め求められた温度依存特に従って温度Ｔａ，Ｔｂの検出値に基づいて推定することができる。あるいは、直流電源１０ａ，１０ｂの使用中における電圧Ｖａ，Ｖｂおよび電流Ｉａ，Ｖｂに基づいて、（Ｖａ／Ｉａ）および（Ｖｂ／Ｉｂ）の傾きを求めることによって推定することも可能である。
【０１９０】
電力分配比ｋおよびｋ２の差が判定値より大きいときには、ステップＳ４２０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力配分要件の不成立により、ＰＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、電力分配比ｋがｋ２へ近付く方向に、電力指令値Ｐａ＊が調整される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋがｋ２にほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１９１】
ＳＤモードでは、電力配分比がｋ２に固定されるので、直流電源１０ａ，１０ｂの電力は、上記（９），（１０）式に従って、Ｐａ（ＰＤ），Ｐｂ（ＰＤ）に固定的に決まる。
【０１９２】
Ｐａ（ＰＤ）＝ＰＬ＊・ｋ２                      …（９）
Ｐｂ（ＰＤ）＝ＰＬ＊・（１−ｋ２）              …（１０）
したがって、ＰＢモードからＰＤモードへ移行する際には、ＳＢモードへの移行の際と同様の電力保護要件が設定される。すなわち、電力分配比ｋ２に従う電力Ｐａ（ＰＤ），
Ｐｂ（ＰＤ）が、直流電源１０ａ，１０ｂの制約値（すなわち、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎ）に達しているかどうかが、ステップＳ４３０（図１７）により判定される。
【０１９３】
したがって、電力Ｐａ（ＰＤ），Ｐｂ（ＰＤ）の両方が制約値に達していない場合、すなわち、Ｐａ（ＰＤ）がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲内であり、かつ、Ｐｂ（ＰＤ）がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内であるときには、電力保護要件はクリアされるので、ステップＳ４３０（図１７）がＹＥＳ判定とされる。これに対して、電力Ｐａ（ＰＤ），Ｐｂ（ＰＤ）の少なくともいずれかが制約値に達している場合、すなわち、Ｐａ（ＰＤ）がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲外であるか、または、Ｐｂ（ＰＤ）がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲外であるときには、ステップＳ４３０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力保護要件の不成立により、ＰＤモードへの切替は禁止される。
【０１９４】
次に、ＰＢモードからＳＤモードへの移行の際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がチェックされる。
【０１９５】
ＳＤモードでは、出力電圧ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂに固定される。したがって、出力電圧ＶＨがＶａ＋Ｖｂとほぼ一致していることが、ＶＨ要件とされる。ステップＳ４１０（図１７）では、出力電圧ＶＨとＶａ＋Ｖｂとの電圧差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。出力電圧ＶＨがＶａ＋Ｖｂから離れているときには、ＶＨ要件の不成立により、ＳＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、Ｖａ＋Ｖｂへ向けて電圧指令値ＶＨ＊が調整される。以降の制御周期において、電圧指令値ＶＨ＊の変化に伴って出力電圧ＶＨがＶａ＋Ｖｂとほぼ等しくなると、ＶＨ要件はクリアされる。これにより。ステップＳ４１０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１９６】
ＳＤモードでは、直流電源１０ａ，１０ｂ間の電圧分配比は、ＳＢモードと同様に、電圧ＶａおよびＶｂに従って固定的にｋ１に決まる。したがって、ＰＢモードからＳＤモードへ移行する際には、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋがｋ１と同等となってから、ＳＢモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋと、ＳＤモード移行後の電力分配比推定値（ｋ１）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。
【０１９７】
電力分配比ｋおよびｋ１の差が判定値より大きいときには、電力配分要件の不成立により（Ｓ４２０がＮＯ判定）、ＳＢモードへの切替は許可されない。そして、モード切替処理（Ｓ７００）として、電力分配比ｋがｋ１へ近付く方向に、電力指令値Ｐａ＊が調整される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋがｋ１にほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０１９８】
ＳＤモードへの移行時における電力Ｐａ（ＳＤ），Ｐｂ（ＳＤ）は、下記（１１），（１２）式によって示される。すなわち、Ｐａ（ＳＤ），Ｐｂ（ＳＤ）は、ＳＢモードへの移行後における電力Ｐａ（ＳＢ）およびＰｂ（ＳＢ）と同じである。
【０１９９】
Ｐａ（ＳＤ）＝ＰＬ＊・ｋ１                      …（１１）
Ｐｂ（ＳＤ）＝ＰＬ＊・（１−ｋ１）              …（１２）
したがって、ＳＤモードへの移行時における電力保護要件は、ＳＢモードへの移行時における電力保護要件と同様に設定される。すなわち、電力Ｐａ（ＳＤ），Ｐｂ（ＳＤ）が、直流電源１０ａ，１０ｂの制約値（すなわち、電力上限値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎ）に達しているかどうかが、ステップＳ４３０（図１７）により判定される。
【０２００】
電力Ｐａ（ＳＤ），Ｐｂ（ＳＤ）の両方が制約値に達していない場合、すなわち、Ｐａ（ＳＤ）がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲内であり、かつ、Ｐｂ（ＳＤ）がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内であるときには、電力保護要件はクリアされるので、ステップＳ４３０（図１７）がＹＥＳ判定とされる。これに対して、電力Ｐａ（ＳＤ），Ｐｂ（ＳＤ）の少なくともいずれかが制約値に達している場合、すなわち、Ｐａ（ＳＤ）がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲外であるか、または、Ｐｂ（ＳＤ）がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲外であるときには、ステップＳ４３０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力保護要件の不成立により、ＳＤモードへの切替は禁止される。
【０２０１】
ＰＢモードからａＤモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がチェックされる。
【０２０２】
ａＤモードでは、出力電圧ＶＨ＝Ｖａに固定される。したがって、出力電圧ＶＨがＶａとほぼ一致することが、ＶＨ要件とされる。ステップＳ４１０（図１７）では、出力電圧ＶＨとＶａとの電圧差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。出力電圧ＶＨがＶａから離れているときには、ＶＨ要件の不成立により、ａＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、Ｖａへ向けて電圧指令値ＶＨ＊が調整される。以降の制御周期において、電圧指令値ＶＨ＊の変化に伴って出力電圧ＶＨがＶａとほぼ等しくなると、ＶＨ要件はクリアされる。これにより。ステップＳ４１０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０２０３】
ａＤモードでは、直流電源１０ａのみが用いられるので、電力配分比ｋ＝１．０となる。したがって、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋ＝１．０となってから、ａＤモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋとａＤモード移行後の電力分配比（１．０）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。
【０２０４】
電力分配比ｋがほぼ１．０となるまで、ステップＳ４２０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力配分要件の不成立によりａＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、電力分配比ｋが１．０へ近付く方向に、電力（電流）フィードバックの電力指令値Ｐａ＊が上昇される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋが１．０にほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０２０５】
ａＤモードでは、Ｐａ＝ＰＬ＊，Ｐｂ＝０となるので、ＰＢモードからａＤモードへ移行する際には、電力保護要件として、負荷電力指令値ＰＬ＊が、直流電源１０ａの制約値（すなわち、電力上限値Ｐａｍａｘおよび電力下限値Ｐａｍｉｎ）に達しているかどうかが判定される。
【０２０６】
負荷電力指令値ＰＬ＊がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲外であるときには、ステップＳ４３０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力保護要件の不成立により、ａＤモードへの切替は禁止される。一方で、負荷電力指令値ＰＬ＊がＰａｍｉｎ〜Ｐａｍａｘの範囲内であるときには、電力保護要件はクリアされるので、ステップＳ４３０（図１７）がＹＥＳ判定とされる。
【０２０７】
ＰＢモードからｂＤモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がチェックされる。
【０２０８】
ｂＤモードでは、出力電圧ＶＨ＝Ｖｂに固定される。したがって、出力電圧ＶＨがＶｂ
とほぼ一致することが、ＶＨ要件とされる。ステップＳ４１０（図１７）では、出力電圧ＶＨとＶｂとの電圧差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。出力電圧ＶＨがＶｂから離れているときには、ＶＨ要件の不成立により、ｂＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、Ｖｂへ向けて電力指令値ＶＨ＊が調整される。以降の制御周期において、電力指令値ＶＨ＊の変化に伴って出力電圧ＶＨがＶｂとほぼ等しくなると、ＶＨ要件はクリアされる。これにより。ステップＳ４１０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０２０９】
ｂＤモードでは、直流電源１０ｂのみが用いられるので、電力配分比ｋ＝０となる。したがって、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋ＝０となってから、ｂＤモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋとｂＤモード移行後の電力分配比（０）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。
【０２１０】
電力分配比ｋがほぼ０となるまで、ステップＳ４２０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力配分要件の不成立によりｂＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、電力分配比ｋが０へ近付く方向に、電力指令値Ｐａ＊が上昇される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋが０にほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。
【０２１１】
ｂＤモードでは、Ｐｂ＝ＰＬ＊，Ｐａ＝０となるので、ＰＢモードからｂＤモードへ移行する際には、電力保護要件として、負荷電力指令値ＰＬ＊が、直流電源１０ｂの制約値（すなわち、電力上限値Ｐｂｍａｘおよび電力下限値Ｐｂｍｉｎ）に達しているかどうかが判定される。
【０２１２】
負荷電力指令値ＰＬ＊がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲外であるときには、ステップＳ４３０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力保護要件の不成立により、ｂＤモードへの切替は禁止される。一方で、負荷電力指令値ＰＬ＊がＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内であるときには、電力保護要件はクリアされるので、ステップＳ４３０（図１７）がＹＥＳ判定とされる。
【０２１３】
図１９は、ＳＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０２１４】
ＳＢモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ＳＢモードにおけるＶＨ範囲（（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）は、ＰＢモードへのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれる。したがって、出力電圧ＶＨについては、特に制限を設けることなく、ＰＢモードへの切替えることができる。また、ＳＢモードでは、電力分配比がｋ１（式（５））に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ＳＢモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ＳＢモードにおけるｋ１に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。ただし、電力分配比ｋは、電力Ｐａ（ＰＬ＊・ｋ）およびＰｂ（ＰＬ＊・（１−ｋ））が、それぞれＰａｍｉｎ〜ＰａｍａｘおよびＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内となるように設定する必要がある。
【０２１５】
したがって、ＳＢモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＰＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とさ
れて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２１６】
ＳＢモードからａＢモードへ移行する際には、現在の動作モードおよび移行先の動作モの両方が「電力配分固定モード」である。そして、ＳＢモードでの電力配分比ｋ１と、ａＢモードでの電力配分比１．０とは異なるため、電力配分比ｋの調整が必要である。
【０２１７】
したがって、電力固定モード同士の間での動作モード切替では、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。
【０２１８】
すなわち、ＳＢモードからａＢモードへの移行が指示されると、少なくとも電力配分要件（Ｓ４２０）によって切替が許可されないとともに、ステップＳ７００によって、ＰＢモードへの移行が切替処理として実行される。上述のように、ＳＢモードからＰＢモードへの移行時には、モード切替要件は設定されない。
【０２１９】
そして、ＰＢモードに移行した後、ＰＢモードからａＢモードへの移行は、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、電力配分要件および電力保護要件がクリアされたときに許可されることになる。
【０２２０】
同様に、ＳＢモードからｂＢモードへの移行時にも、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替であるため、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。
【０２２１】
したがって、ＰＢモードに移行した後、図１８に示したモード切替要件およびモード切替処理に従って、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ｂＢモードへの移行が許可されることになる。
【０２２２】
さらに、ＳＢモードからＰＤモードへの移行についても、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替であるため、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。そして、ＰＢモードへの移行後、図１８に示したモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件のすべてがクリアされると、ＳＤモードへの移行が許可される。
【０２２３】
ＳＢモードからＳＤモードへの移行では、電力配分比が両モード間で同一（ｋ１）であるため、電力配分要件および電力保護要件については設定が不要である。したがって、ステップＳ４２０，Ｓ４３０（図１７）は、無条件にＹＥＳ判定とされる。
【０２２４】
一方で、ＳＢモードでのＶＨ範囲がＶａ＋Ｖｂ〜ＶＨｍａｘであるのに対して、ＳＤモードでは、ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂに固定される。したがって、出力電圧ＶＨがＶａ＋Ｖｂとほぼ一致していることが、ＶＨ要件として設定される。このため、ステップＳ４１０（図１７）では、出力電圧ＶＨとＶａ＋Ｖｂとの電圧差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。出力電圧ＶＨがＶａ＋Ｖｂから離れているときには、ＶＨ要件の不成立により、ＳＤモードへの切替は許可されない。
【０２２５】
ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、Ｖａ＋Ｖｂへ向けて電力指令値ＶＨ＊が調整される。これにより、以降の制御周期において、電力指令値ＶＨ＊の変化に伴って出力電圧ＶＨがＶａ＋Ｖｂとほぼ等しくなると、ＳＤモードへの切替が許可される。
【０２２６】
ＳＢモードからａＤモードへの移行、および、ＳＢモードからｂＤモードへの移行につ
いても、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。したがって、一旦、ＰＢモードへ移行して、出力電圧ＶＨおよび電力配分比ｋを調整した後に、移行先のａＤモードまたはｂＤモードへの切替が行なわれる。図１８に示したモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件のすべてがクリアされると、ａＤモードまたはｂＤモードへの移行が許可される。
【０２２７】
図２０は、ａＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０２２８】
図２０を参照して、ａＢモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ａＢモードおよびＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）は同じであるので、ＶＨ要件の設定は不要である。また、ａＢモードでは、電力分配比が１．０に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ａＢモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ａＢモードにおける１．０に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。
【０２２９】
したがって、ａＢモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＰＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２３０】
ａＢモードからＳＢモードへの移行、ａＢモードからＰＤモードへの移行、および、ａＢモードからＳＤモードへの移行は、いずれも、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。
【０２３１】
したがって、これらの動作モード切替は、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。すなわち、ａＢモードからＳＢモードへの移行が指示されると、少なくとも電力配分要件（Ｓ４２０）によって切替が許可されないとともに、ステップＳ７００によって、ＰＢモードへの移行が切替処理として実行される。そして、ＰＢモードに移行した後、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＢモードへの移行が許可されることになる。
【０２３２】
同様に、ａＢモードからＰＤモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋがｋ２に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＰＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２３３】
また、ａＢモードからＳＤモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋがｋ１に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２３４】
ａＢモードからａＤモードへの移行では、電力配分比が両モード間で同一（１．０）であるため、電力配分要件および電力保護要件については設定が不要である。したがって、ステップＳ４２０，Ｓ４３０（図１７）は、無条件にＹＥＳ判定とされる。
【０２３５】
一方で、ａＢモードでのＶＨ範囲がｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘであるのに対し
て、ａＤモードでは、ＶＨ＝Ｖａに固定される。したがって、出力電圧ＶＨがＶａとほぼ一致していることが、ＶＨ要件として設定される。このため、ステップＳ４１０（図１７）では、出力電圧ＶＨおよびＶａの電圧差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。出力電圧ＶＨがＶａから離れているときには、ＶＨ要件の不成立により、ａＤモードへの切替は許可されない。ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、Ｖａへ向けて電力指令値ＶＨ＊が調整されることにより、以降の制御周期において、出力電圧ＶＨがＶａとほぼ等しくなると、ａＤモードへの切替が許可される。
【０２３６】
ａＢモードからｂＤモードへの移行、および、ａＢモードからｂＢモードへの移行についても、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。したがって、一旦、ＰＢモードへ移行して、出力電圧ＶＨおよび電力配分比ｋを調整した後に、移行先のｂＤモードまたはｂＢモードへの切替が行なわれる。図１８に示したモード切替要件およびモード切替処理に従って、ｂＤモードまたはｂＢモードへの移行が許可される。
【０２３７】
図２１は、ｂＢモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０２３８】
図２１を参照して、ｂＢモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ａＢモードおよびＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）は同じであるので、ＶＨ要件の設定は不要である。また、ｂＢモードでは、電力分配比が０に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ｂＢモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ｂＢモードにおける０に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。
【０２３９】
したがって、ｂＢモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＰＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２４０】
ｂＢモードからＳＢモードへの移行、ｂＢモードからＰＤモードへの移行、および、ｂＢモードからＳＤモードへの移行は、いずれも、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。
【０２４１】
したがって、これらの動作モード切替は、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。すなわち、ｂＢモードからＳＢモードへの移行が指示されると、少なくとも電力配分要件（Ｓ４２０）によって切替が許可されないとともに、ステップＳ７００によって、ＰＢモードへの移行が切替処理として実行される。そして、ＰＢモードに移行した後、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＢモードへの移行が許可されることになる。
【０２４２】
同様に、ｂＢモードからＰＤモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋがｋ２に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＰＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２４３】
また、ｂＢモードからＳＤモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分
比ｋがｋ１に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２４４】
ｂＢモードからｂＤモードへの移行では、電力配分比が両モード間で同一（０）であるため、電力配分要件および電力保護要件については設定が不要である。したがって、ステップＳ４２０，Ｓ４３０（図１７）は、無条件にＹＥＳ判定とされる。
【０２４５】
一方で、ｂＢモードでのＶＨ範囲がｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘであるのに対して、ｂＤモードでは、ＶＨ＝Ｖｂに固定される。したがって、出力電圧ＶＨがＶｂとほぼ一致していることが、ＶＨ要件として設定される。このため、ステップＳ４１０（図１７）では、出力電圧ＶＨおよびＶｂの電圧差が所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。出力電圧ＶＨがＶｂから離れているときには、ＶＨ要件の不成立により、ｂＤモードへの切替は許可されない。ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、Ｖｂへ向けて電力指令値ＶＨ＊が調整されることにより、以降の制御周期において、出力電圧ＶＨがＶｂとほぼ等しくなると、ｂＤモードへの切替が許可される。
【０２４６】
ｂＢモードからａＤモードへの移行、および、ｂＢモードからａＢモードへの移行についても、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。したがって、一旦、ＰＢモードへ移行して、出力電圧ＶＨおよび電力配分比ｋを調整した後に、移行先のａＤモードまたはａＢモードへの切替が行なわれる。図１８に示したモード切替要件およびモード切替処理に従って、ａＤモードまたはａＢモードへの移行が許可される。
【０２４７】
図２２は、ＰＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０２４８】
図２２を参照して、ＰＤモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ＰＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ））は、ＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれるので、ＶＨ要件の設定は不要である。また、ＰＤモードでは、電力分配比が内部抵抗Ｒａ，Ｒｂに応じたｋ２に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ＰＤモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ＰＤモードにおけるｋ２に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。
【０２４９】
したがって、ＰＤモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＰＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２５０】
ＰＤモードからＳＢモードへの移行、ＰＤモードからａＢモードへの移行、ＰＤモードからｂＢモードへの移行、および、ＰＤモードからＳＤモードへの移行は、いずれも、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。
【０２５１】
したがって、これらの動作モード切替は、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。すなわち、ＰＤモードからＳＢモードへの移行が指示されると、少なくとも電力配分要件（Ｓ４２０）によって切替が許可されないとともに、ステップＳ７００によって、ＰＢモードへの移行が切替処理として
実行される。そして、ＰＢモードに移行した後、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＢモードへの移行が許可されることになる。
【０２５２】
同様に、ＰＤモードからａＢモードまたはｂＢモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋが１．０または０に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ｂＢモードへの移行が許可されることになる。
【０２５３】
また、ＰＤモードからＳＤモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋがｋ１に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２５４】
ＰＤモードからａＤモードへの移行は、電圧Ｖａ，Ｖｂの関係に応じて発生する。すなわち、ＰＤモード時にＶａ＞Ｖｂになると、直流電源１０ｂから電力線２０へ電流が流れなくなる。したがって、スイッチング素子Ｓ４をオフすることにより、自然にａＤモードへ移行することができる。
【０２５５】
同様に、すなわち、ＰＤモード時にＶｂ＞Ｖａになると、直流電源１０ａから電力線２０へ電流が流れなくなる。したがって、スイッチング素子Ｓ２をオフすることにより、自然にｂＤモードへ移行することができる。
【０２５６】
図２３は、ＳＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０２５７】
図２３を参照して、ＳＤモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ＳＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂ）は、ＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれるので、ＶＨ要件の設定は不要である。また、ＳＤモードでは、電力分配比が電圧Ｖａ，Ｖｂに応じたｋ１に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ＳＤモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ＳＤモードにおけるｋ１に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。
【０２５８】
したがって、ＳＤモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＰＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２５９】
ＳＤモードからＳＢモードへの移行では、現在の動作モードと移行先の動作モードとの間で電力分配比が共通（ｋ１）である。また、ＳＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝Ｖａ＋Ｖｂ）は、ＳＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれる。したがって、ＳＤモードからＳＢモードへの移行では、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定不要である。すなわち、ＳＤモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＳＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２６０】
ＳＤモードからａＢモードへの移行、および、ＳＤモードからｂＢモードへの移行、ＰＤモードからＰＤモードへの移行、ＳＤモードからａＤモードへの移行、および、ＳＤモ
ードからｂＤモードへの移行は、いずれも、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。
【０２６１】
これらの動作モード切替は、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。すなわち、ＳＤモードから、ａＢモードまたはｂＢモードへの移行が指示されると、少なくとも電力配分要件（Ｓ４２０）によって切替が許可されないとともに、ステップＳ７００によって、ＰＢモードへの移行が切替処理として実行される。
【０２６２】
ＳＤモードから、ＰＤモード、ａＤモード、または、ｂＤモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋをｋ２、１．０または０に調整する。そして、図１８で示された、モード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＰＤモード、ａＤモード、または、ｂＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２６３】
図２４は、ａＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０２６４】
図２４を参照して、ａＤモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ａＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝Ｖａ）は、ＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれるので、ＶＨ要件の設定は不要である。また、ａＤモードでは、電力分配比が１．０に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ａＤモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ａＤモードにおける１．０に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。
【０２６５】
したがって、ａＤモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＰＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２６６】
ａＤモードからＳＢモードへの移行、ａＤモードからｂＢモードへの移行、ａＤモードからＰＤモードへの移行、および、ａＤモードからＳＤモードへの移行は、いずれも、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。したがって、これらの動作モード切替は、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。
【０２６７】
すなわち、ａＤモードから、ＳＢモード、ＰＤモードまたはＳＤモードへの移行が指示されると、少なくとも電力配分要件（Ｓ４２０）によって切替が許可されないとともに、ステップＳ７００によって、ＰＢモードへの移行が切替処理として実行される。そして、ＰＢモードに移行した後、電力配分比ｋがｋ１またはｋ２に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＢモード、ＰＤモードまたはＳＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２６８】
同様に、ａＤモードからｂＢモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋが０に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ｂＢモードへの移行が許可されることになる。
【０２６９】
ａＤモードからａＢモードへの移行では、現在の動作モードと移行先の動作モードとの間で電力分配比が共通（１．０）である。また、ａＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝Ｖａ）は、ａＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれる。したがって、ａＤモードからａＢモードへの移行では、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定不要である。すなわち、ａＤモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりａＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２７０】
ａＤモードからｂＤモードへの移行は、電圧Ｖａ，Ｖｂの関係に応じて発生する。すなわち、ａＤモード時に、Ｖｂ＞Ｖａになると、直流電源１０ａから電力線２０へ電流が流れなくなるとともに、ダイオードＤ４が導通することによって直流電源１０ｂから電力線２０へ電流が流れるようになる。これにより、ａＤモードからｂＤモードへ自然に移行することができる。
【０２７１】
同様に、ａＤモード時に電圧ＶｂおよびＶａが同等になると、ダイオードＤ４の導通により、直流電源１０ａからも電力線２０へ電流が流れるようになる。したがって、ａＤモードからＰＤモードへ自然に移行することができる。
【０２７２】
図２５は、ｂＤモードからの動作モード切替におけるモード切替要件およびモード切替処理を説明するための図表である。
【０２７３】
図２４を参照して、ｂＤモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ｂＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝Ｖｂ）は、ＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれるので、ＶＨ要件の設定は不要である。また、ｂＤモードでは、電力分配比が０に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ｂＤモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ｂＤモードにおける０に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。
【０２７４】
したがって、ｂＤモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりＰＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２７５】
ｂＤモードからＳＢモードへの移行、ｂＤモードからａＢモードへの移行、ｂＤモードからＰＤモードへの移行、および、ｂＤモードからＳＤモードへの移行は、いずれも、電力分配比ｋの変化を伴う電力配分固定モード同士の間での動作モード切替である。したがって、これらの動作モード切替は、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋを調整した後に、移行先の動作モードへの切替が行なわれる。
【０２７６】
すなわち、ｂＤモードからＳＢモード、ＰＤモード、またはＳＤモードへの移行が指示されると、少なくとも電力配分要件（Ｓ４２０）によって切替が許可されないとともに、ステップＳ７００によって、ＰＢモードへの移行が切替処理として実行される。そして、ＰＢモードに移行した後、電力配分比ｋがｋ１またはｋ２に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ＳＢモード、ＰＤモード、またはＳＤモードへの移行が許可されることになる。
【０２７７】
同様に、ｂＤモードからａＢモードへの移行時には、一旦ＰＢモードへ移行して電力配分比ｋが１．０に調整される。そして、図１８で示されたモード切替要件およびモード切替処理に従って、電力配分要件および電力保護要件がクリアされると、ａＢモードへの移行が許可されることになる。
【０２７８】
ｂＤモードからｂＢモードへの移行では、現在の動作モードと移行先の動作モードとの間で電力分配比が共通（０）である。また、ｂＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝Ｖｂ）は、ｂＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれる。したがって、ｂＤモードからｂＢモードへの移行では、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定不要である。すなわち、ｂＤモードの適用時に、ステップＳ２００（動作モード選択部６００）によりｂＢモードが選択されると、ステップＳ４１０〜Ｓ４３０はいずれもＹＥＳ判定とされて、即座に動作モードが切替えられる（Ｓ６００）。
【０２７９】
ｂＤモードからａＤモードへの移行は、電圧Ｖａ，Ｖｂの関係に応じて発生する。すなわち、ｂＤモード時に、Ｖａ＞Ｖｂになると、直流電源１０ｂから電力線２０へ電流が流れなくなるとともに、ダイオードＤ２が導通することによって直流電源１０ａから電力線２０へ電流が流れるようになる。これにより、ｂＤモードからａＤモードへ自然に移行することができる。
【０２８０】
同様に、ｂＤモード時に電圧ＶｂおよびＶａが同等になると、ダイオードＤ２の導通により、直流電源１０ａからも電力線２０へ電流が流れるようになる。したがって、ｂＤモードからＰＤモードへ自然に移行することができる。
【０２８１】
このように、本実施の形態による電源システムによれば、負荷状態および電源状態に応じて、たとえば、電源システム全体での損失が最低となるように動作モードを適切に選択することができる。さらに、所定のモード切替条件が成立していることを確認してから動作モードを切替えるので、動作モード選択に伴う動作モードの切替を、電力変換器５０の動作ないし出力に不都合が生じないように、円滑に実行することができる。
【０２８２】
特に、直流電源１０ａ，１０ｂ間での電力配分比が固定的に決まる動作モード（電力配分固定モード）への移行時に、各直流電源１０ａ，１０ｂの入出力電力が急激に変化することを防止できる。これにより、動作モード切替によって、電源システム５から負荷３０への出力（電圧および／または電流）が変動して不安定になることを回避できる。
【０２８３】
また、各動作モード間での出力電圧ＶＨの設定可能範囲の違いを反映して、動作モード切替を制限するので（ＶＨ要件）、動作モード切替によって出力電圧ＶＨが急激に変化することを防止できる。
【０２８４】
さらに、電力配分固定モードへの動作モード切替時には、移行後における電力分配比に従ったときに、各直流電源１０ａ，１０ｂの電力が電力制約値Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘ，Ｐａｍｉｎ，Ｐｂｍｉｎに達するときには、当該動作モード切替を禁止することができる。これにより、動作モード切替に起因して過充電ないし過放電が生じないように、各直流電源１０ａ，１０ｂを保護することができる。
【０２８５】
［実施の形態２］
実施の形態２の変形例では、直流電源１０ａ，１０ｂの両方を使用するＰＢモードおよびＳＢモードでのパルス幅変調制御におけるキャリア波の位相制御（以下、キャリア位相制御）について説明する。まず、ＰＢモードにおけるキャリア位相制御を説明する。
【０２８６】
図２６には、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂ間に意図的に位相差を設けた場合におけるＰＢ
モードの制御動作例が示される。
【０２８７】
図２６を参照して、キャリア波ＣＷａおよびキャリア波ＣＷｂは、同一周波数であるが、両者の間には位相差φが設けられている。図２６の例では、位相差φ＝１８０度である。
【０２８８】
図９に示されたφ＝０度のときと同様に、キャリア波ＣＷａおよびデューティ比Ｄａの比較に基づいて制御パルス信号ＳＤａが生成されるとともに、キャリア波ＣＷｂおよびデューティ比Ｄｂの比較に基づいて、制御パルス信号ＳＤｂが生成される。
【０２８９】
図２６において、デューティ比Ｄａ，Ｄｂは図９と同一値である。したがって、図２６の制御パルス信号ＳＤａは、図９の制御パルス信号ＳＤａと比較して、位相は異なるもののＨレベル期間の長さは同じである。同様に、図２６での制御パルス信号ＳＤｂは、図
９の制御パルス信号ＳＤｂと比較して、位相は異なるもののＨレベル期間の長さは同じである。
【０２９０】
したがって、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂ間に位相差φを設けることにより、図２６の制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４は、図９の制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４とは異なった波形となる。図９および図２６の比較から、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂの間の位相差φを変化させることにより、電流Ｉ（Ｌ１）および電流Ｉ（Ｌ２）の位相関係（電流位相）が変化することが理解される。
【０２９１】
一方で、同一のデューティ比Ｄａ，Ｄｂに対して、電流Ｉ（Ｌ１），Ｉ（Ｌ２）の平均値は、図９および図２６の間で同等となることが理解される。すなわち、直流電源１０ａ，１０ｂの出力は、デューティ比Ｄａ，Ｄｂによって制御されるものであり、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂの位相差φを変化させても影響が生じない。
【０２９２】
このため、実施の形態２では、ＰＢモードにおいて、キャリア波ＣＷａおよびＣＷｂの間の位相差φを適切に調整するキャリア位相制御によって、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング損失の低減を図る。
【０２９３】
図２７には、実施の形態２に従うキャリア位相制御を適用するための電力変換器の制御構成が示される。
【０２９４】
図２７を図１５と比較して、実施の形態２に従う電力変換器の制御構成では、図１７に示された、デューティ比演算部３００、ＰＷＭ制御部４００、および、キャリア波発生部４１０に加えて、キャリア位相制御部４２０がさらに求められる。
【０２９５】
キャリア位相制御部４２０は、ＳＢモードおよびＰＢモードにおいて、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂ間の位相差φを設定する。キャリア波発生部４１０は、キャリア位相制御部４２０によって設定された位相差φを有するように、キャリア波ＣＷａおよびＣＷｂを発生する。
【０２９６】
なお、実施の形態１と同様に、ａＢモードおよびｂＢモードでは、ＰＷＭ制御におけるキャリア波は単一でよい。したがって、ａＢモードおよびｂＢモードでは、位相差φは設定されない。
【０２９７】
まず、ＰＢモードにおける、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のスイッチング損失の低減を図るための位相差φの設定について説明する。ここでは、直流電源１０ａおよび１０ｂの両方が力行状態、すなわち電流Ｉ（Ｌ１）＞０かつ電流Ｉ（Ｌ２）＞０である状態での制
御について説明する。
【０２９８】
図２８は、電力変換器５０においてＰＢモードにおけるキャリア位相制御による電流位相を説明する波形図である。
【０２９９】
図２８を参照して、時刻Ｔａまでは、スイッチング素子Ｓ２〜Ｓ４がオンされるので、直流電源１０ａ，１０ｂの両方に対して、昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオンされた状態となる、このため、電流Ｉ（Ｌ１）およびＩ（Ｌ２）の両方は上昇する。
【０３００】
時刻Ｔａにおいて、スイッチング素子Ｓ２がターンオフされることにより、直流電源１０ｂに対して昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオフされた状態となるので、電流Ｉ（Ｌ２）が下降を開始する。スイッチング素子Ｓ２のターンオフと入替わりに、スイッチング素子Ｓ１がターンオンされる。
【０３０１】
時刻Ｔａ以降では、直流電源１０ａに対して昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオンされ、直流電源１０ｂに対して昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオフされた状態となる。すなわち、電流Ｉ（Ｌ１）が上昇する一方で、電流Ｉ（Ｌ２）が下降する。このとき、電力変換器５０での電流経路は、図２９（ａ）のようになる。
【０３０２】
図２９（ａ）から理解されるように、時刻Ｔａ以降では、スイッチング素子Ｓ４には、電流Ｉ（Ｌ１）およびＩ（Ｌ２）の差電流が通過することになる。すなわち、スイッチング素子Ｓ４の通過電流が小さくなる。
【０３０３】
再び図２８を参照して、時刻Ｔａ以降の状態から、スイッチング素子Ｓ４がターンオフすると、直流電源１０ａに対して昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオフされた状態となるので、電流Ｉ（Ｌ１）が下降を開始する。また、スイッチング素子Ｓ２がターンオンすると、直流電源１０ｂに対して昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオンされた状態となるので、電流Ｉ（Ｌ２）が再び上昇を開始する。すなわち、電力変換器５０での電流経路が、図２９（ａ）の状態から、図２９（ｂ）の状態に変化する。図２９（ｂ）の状態では、スイッチング素子Ｓ２には、電流Ｉ（Ｌ１）およびＩ（Ｌ２）の差電流が通過することになるため、スイッチング素子Ｓ２の通過電流が小さくなる。
【０３０４】
図２９（ａ）の状態でスイッチング素子Ｓ４をターンオフさせることにより、スイッチング素子Ｓ４のターンオフ時の電流、すなわち、スイッチング損失を低減できる。また、図２９（ｂ）の状態でスイッチング素子Ｓ２をターンオンさせることにより、スイッチング素子Ｓ２のターンオン時の電流、すなわち、スイッチング損失を低減できる。
【０３０５】
したがって、電流Ｉ（Ｌ１）の下降開始タイミング（極大点）と、電流Ｉ（Ｌ２）の上昇タイミング（極小点）とが重なるように、電流位相、すなわち、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂの位相差φを調整する。これにより、図２８の時刻Ｔｂにおいて、スイッチング素子Ｓ２がターンオンされるとともに、スイッチング素子Ｓ４がターンオフされる。
【０３０６】
再び図２８を参照して、時刻Ｔｃでは、スイッチング素子Ｓ１がターンオフされるとともに、スイッチング素子Ｓ４がターンオンされる。これにより、直流電源１０ａ，１０ｂの各々に対して昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオンされた状態となる。これにより、上述した時刻Ｔａ以前の状態が再現されて、電流Ｉ（Ｌ１）およびＩ（Ｌ２）の両方が上昇する。
【０３０７】
図３０には、図２８に示した電流位相におけるスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の電流波形が示される。図３０（ａ）には、スイッチング素子Ｓ２の電流Ｉ（Ｓ２）の波形が示され
、図３０（ｂ）には、スイッチング素子Ｓ４の電流Ｉ（Ｓ４）の波形が示される。
【０３０８】
図３０（ａ）を参照して、電流Ｉ（Ｓ２）は、時刻Ｔａまでの期間および時刻Ｔｃ以降の期間では、Ｉ（Ｓ２）＝Ｉ（Ｌ２）となる。時刻Ｔａ〜Ｔｂの期間では、スイッチング素子Ｓ２がオフされるので、Ｉ（Ｓ２）＝０である。そして、時刻Ｔｂ〜Ｔｃの期間では、図３０（ｂ）に示すように、Ｉ（Ｓ２）＝−（Ｉ（Ｌ１）−Ｉ（Ｌ２））となる。
【０３０９】
図３０（ｂ）を参照して、電流Ｉ（Ｓ４）は、時刻Ｔａまでの期間および時刻Ｔｃ以降の期間では、Ｉ（Ｓ４）＝Ｉ（Ｌ１）となる。時刻Ｔａ〜Ｔｂの期間では、図３０（ａ）に示したように、Ｉ（Ｓ４）＝−（Ｉ（Ｌ２）−Ｉ（Ｌ１））となる。そして、時刻Ｔｂ〜Ｔｃの期間では、スイッチング素子Ｓ４がオフされるので、Ｉ（Ｓ４）＝０である。
【０３１０】
図３１には、図２８と比較するための、図２８と同等のデューティ比の下でキャリア波間の位相差φ＝０としたときの電流位相が示される。
【０３１１】
図３１を参照して、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂの位相差φ＝０のときには、電流Ｉ（Ｌ１），Ｉ（Ｌ２）が上昇／下降するタイミング（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗ）はそれぞれ別個のものとなる。
【０３１２】
具体的には、時刻Ｔｘ以前での、スイッチング素子Ｓ１がオフしスイッチング素子Ｓ２〜Ｓ４がオンしている状態では、電流Ｉ（Ｌ１）およびＩ（Ｌ２）の両方が上昇する。そして、時刻Ｔｘでスイッチング素子Ｓ４がターンオフすることによって、電流Ｉ（Ｌ１）が下降を開始する。スイッチング素子Ｓ１は、スイッチング素子Ｓ４のターンオフと入替わりにターンオンする。
【０３１３】
そして、時刻Ｔｙでは、スイッチング素子Ｓ３がターンオフすることによって、電流Ｉ（Ｌ２）が下降を開始する。スイッチング素子Ｓ４は、スイッチング素子Ｓ３のターンオフと入替わりにターンオンする。これにより、電流Ｉ（Ｌ１）およびＩ（Ｌ２）の両方が下降する。
【０３１４】
時刻Ｔｚでは、スイッチング素子Ｓ２がターンオフするとともに、スイッチング素子Ｓ３がターンオンする。これにより、直流電源１０ａに対して昇圧チョッパ回路の下アーム素子がオンした状態となるので、電流Ｉ（Ｌ１）が再び上昇する。さらに、時刻Ｔｗでは、スイッチング素子Ｓ１がターンオフするとともに、スイッチング素子Ｓ２がターンオンする。これにより、時刻Ｔｘ以前の状態が再現されるので、電流Ｉ（Ｌ１）およびＩ（Ｌ２）の両方が上昇する。
【０３１５】
図３２には、図３１に示した電流位相におけるスイッチング素子Ｓ２，Ｓ４の電流波形が示される。図３２（ａ）には、スイッチング素子Ｓ２の電流Ｉ（Ｓ２）の波形が示され、図３２（ｂ）には、スイッチング素子Ｓ４の電流Ｉ（Ｓ４）の波形が示される。
【０３１６】
図３２（ａ）を参照して、電流Ｉ（Ｓ２）は、時刻Ｔｘまでの期間および時刻Ｔｗ以降の期間では、Ｉ（Ｓ２）＝Ｉ（Ｌ２）となる。時刻Ｔｘ〜Ｔｙの期間では、図２９（ｂ）と同様の電流経路が形成されるので、Ｉ（Ｓ２）＝−（Ｉ（Ｌ１）−Ｉ（Ｌ２））となる。そして、時刻Ｔｙ〜Ｔｚの期間では、直流電源１０ａに対する上アーム素子として動作するので、Ｉ（Ｓ２）＝−Ｉ（Ｌ１）となる。電流Ｉ（Ｌ１），Ｉ（Ｌ２）の両方が下降する時刻Ｔｙ〜Ｔｚの期間では、スイッチング素子Ｓ２は直流電源１０ａに対して上アーム素子として動作するので、Ｉ（Ｓ２）＝−Ｉ（Ｌ１）となる。時刻Ｔｚ〜Ｔｗの期間では、スイッチング素子Ｓ２がオフされるので、Ｉ（Ｓ２）＝０である。
【０３１７】
図３２（ｂ）を参照して、電流Ｉ（Ｓ４）は、時刻Ｔｘまでの期間および時刻Ｔｗ以降の期間では、Ｉ（Ｓ４）＝Ｉ（Ｌ１）となる。時刻Ｔｘ〜Ｔｙの期間では、スイッチング素子Ｓ４がオフされるので、Ｉ（Ｓ４）＝０である。電流Ｉ（Ｌ１），Ｉ（Ｌ２）の両方が下降する時刻Ｔｙ〜Ｔｚの期間では、スイッチング素子Ｓ４は直流電源１０ｂに対する上アーム素子として動作するので、Ｉ（Ｓ４）＝−Ｉ（Ｌ２）となる。時刻Ｔｚ〜Ｔｗの間では、図２９（ａ）と同様の電流経路が形成されるので、Ｉ（Ｓ２）＝−（Ｉ（Ｌ２）−Ｉ（Ｌ１））となる。
【０３１８】
図３０（ａ）の時刻Ｔｂで生じる電流Ｉ（Ｓ２）と、図３２（ａ）の時刻Ｔｗで生じる電流Ｉ（Ｓ２）との比較から、図２８の電流位相となるように位相差φを調整することによって、スイッチング素子Ｓ２のターンオン電流、すなわち、ターンオン時のスイッチング損失が低減されることが理解される。さらに、図３０（ａ）の時刻Ｔｂ〜Ｔｃでの電流Ｉ（Ｓ２）と、図３２（ａ）の時刻Ｔｙ〜Ｔｚでの電流Ｉ（Ｓ２）との比較から、スイッチング素子Ｓ２の導通損失についても低減されることが理解される。
【０３１９】
同様に、図３０（ｂ）の時刻Ｔｂでの電流Ｉ（Ｓ４）と、図３２（ｂ）の時刻Ｔｘでの電流Ｉ（Ｓ４）との比較から、図２８の電流位相となるように位相差φを調整することによって、スイッチング素子Ｓ４のターンオフ電流、すなわち、ターンオフ時のスイッチング損失が低減されることが理解される。さらに、図３０（ｂ）の時刻Ｔａ〜Ｔｂでの電流Ｉ（Ｓ４）と、図３２（ａ）の時刻Ｔｙ〜Ｔｚでの電流Ｉ（Ｓ４）との比較から、スイッチング素子Ｓ４の導通損失についても低減されることが理解される。
【０３２０】
このように、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂの間に位相差φを設けることにより、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４での損失を低減できる。たとえば、図２８に示したように、直流電源１０ａおよび１０ｂの両方が力行となる状態では、電流Ｉ（Ｌ１）の下降開始タイミング（極大点）と、電流Ｉ（Ｌ２）の上昇タイミング（極小点）が重なるように、すなわち、スイッチング素子Ｓ２のターンオンタイミングと、スイッチング素子Ｓ４のターンオフタイミングとが一致するように、位相差φを設定することによって、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４での損失が抑制される。
【０３２１】
このような位相差φでは、制御パルス信号ＳＤａの立下りタイミング（または立上りタイミング）と、制御パルス信号ＳＤｂの立上りタイミング（または立下りタイミング）とが重なることになる。言い換えると、制御パルス信号ＳＤａおよびＳＤｂの間でパルスの遷移タイミング（すなわち、パルスのＨレベル／Ｌレベルが切り換わるタイミング）を合わせるように、位相差φを調整することが必要となる。
【０３２２】
図９および図２５からも理解されるように、制御パルス信号ＳＤａ，ＳＤｂは、デューティ比Ｄａ，Ｄｂによって変化する。したがって、図２６のような電流位相が実現できる位相差φ、すなわち、キャリア位相制御による位相差φについても、デューティ比Ｄａ，Ｄｂに応じて決定されることが理解できる。このため、デューティ比Ｄａ，Ｄｂと、キャリア位相制御による位相差φとの関係を予め求めるとともに、その対応関係を予めマップ（以下、「位相差マップ」とも称する）あるいは関数式（以下、「位相差算出式」とも称する）として制御装置４０に記憶することが可能である。
【０３２３】
そして、キャリア位相制御部４２０は、ＰＢモードでのＰＷＭ制御では、算出されたデューティ比Ｄａ，Ｄｂに基づいて、上記位相差マップないし位相差算出式に従って、キャリア位相制御のための位相差φを算出することができる。そして、算出された位相差φを有するようにキャリア波ＣＷａ，ＣＷｂを発生させることにより、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４での損失を抑制した高効率のＤＣ／ＤＣ変換を実現することができる。
【０３２４】
図２８〜図３２では、直流電源１０ａおよび１０ｂの両方が力行の状態を説明したが、その他の状態においても、同様のキャリア位相制御が実行できる。
【０３２５】
図３３は、直流電源の各動作状態における本発明の実施の形態１に従うキャリア位相制御を説明するための図表である。
【０３２６】
図３３を参照して、状態Ａでは、上述した、直流電源１０ａおよび１０ｂの両方が力行状態である。図２６に示したように、電流Ｉ（Ｌ１）の下降タイミング（極大点）と、電流Ｉ（Ｌ２）の上昇タイミング（極小点）とが図中のＴｂで重なるような電流位相となるように、キャリア波の位相差φを調整する。これにより、Ｔｂにおけるスイッチング素子Ｓ２のターンオン損失およびスイッチング素子Ｓ４のターンオフ損失を低減できる。さらに、上述のように、Ｔａ〜Ｔｂの期間におけるスイッチング素子Ｓ４の導通損失および、Ｔｂ〜Ｔｃの期間におけるスイッチング素子Ｓ２の導通損失を低減することができる。
【０３２７】
状態Ｂでは、直流電源１０ａおよび１０ｂの両方が回生状態である。この状態では、電流Ｉ（Ｌ１）の上昇タイミング（極小点）と、電流Ｉ（Ｌ２）の下降タイミング（極大点）とが図中のＴｂで重なるような電流位相となるように、キャリア波の位相差φを調整する。これにより、Ｔｂにおけるスイッチング素子Ｓ４のターンオン損失およびスイッチング素子Ｓ２のターンオフ損失を低減できる。さらに、上述のように、Ｔａ〜Ｔｂの期間におけるスイッチング素子Ｓ２の導通損失および、Ｔｂ〜Ｔｃの期間におけるスイッチング素子Ｓ４の導通損失を低減することができる。
【０３２８】
状態Ｃでは、直流電源１０ａが回生状態である一方で、直流電源１０ｂは力行状態である。この状態では、電流Ｉ（Ｌ１）の下降タイミング（極大点）と、電流Ｉ（Ｌ２）の下降タイミング（極小点）とが図中のＴａで重なるような電流位相となるように、キャリア波の位相差φを調整する。これにより、Ｔａにおけるスイッチング素子Ｓ３のターンオン損失およびスイッチング素子Ｓ１のターンオフ損失を低減できる。さらに、上述のように、Ｔａ〜Ｔｂの期間におけるスイッチング素子Ｓ１の導通損失および、Ｔｃ〜Ｔａの期間におけるスイッチング素子Ｓ３の導通損失を低減することができる。
【０３２９】
さらに、状態Ｄでは、直流電源１０ａが力行状態である一方で、直流電源１０ｂは回生状態である。この状態では、電流Ｉ（Ｌ１）の上昇タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の上昇タイミングとが図中のＴｃで重なるような電流位相となるように、キャリア波の位相差φを調整する。これにより、Ｔｃにおけるスイッチング素子Ｓ１のターンオン損失およびスイッチング素子Ｓ３のターンオフ損失を低減できる。さらに、上述のように、Ｔｂ〜Ｔｃの期間におけるスイッチング素子Ｓ１の導通損失および、Ｔｃ〜Ｔａの期間におけるスイッチング素子Ｓ３の導通損失を低減することができる。
【０３３０】
このように、直流電源１０ａおよび１０ｂの力行／回生状態の組合せによって、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４での損失を低減するための位相差φが異なる。したがって、力行／回生状態の組合せ（図３１での状態Ａ〜Ｄ）ごとに、上述した、位相差マップまたは位相差算出式を設定することが好ましい。
【０３３１】
実施の形態２に従う電力変換器制御によれば、出力電圧ＶＨを電圧指令値ＶＨ＊に制御するためのＰＢモードでのＤＣ／ＤＣ変換において、上述のキャリア位相制御を組み合わせることができる。これにより、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４の損失が低減された高効率のＤＣ／ＤＣ変換を実行することができる。
【０３３２】
なお、図３３の例によらず、ＳＢモードにおいて、電力変換器５０の動作が最適となる位相差φは、０〜１８０度の範囲内で任意に設定できる。すなわち、上記位相差マップな
いし位相差算出式によって設定される位相差φは、必ずしも、電流Ｉ（Ｌ１）の極大点すなわち下降タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極小点すなわち上昇タイミングとが一致するような電流位相、ないし、電流Ｉ（Ｌ１）の極小点すなわち上昇タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極大点すなわち下降タイミングとが一致するような電流位相に限定されるものではない。
【０３３３】
次にＳＢモードにおけるキャリア位相制御を説明する。以下に説明するように、実施の形態２に従うキャリア位相制御が適用された電力変換器制御では、ＳＢモードにおいても、デューティ比Ｄａ，Ｄｂに基づくパルス幅変調制御によってスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のオンオフが制御される。
【０３３４】
図３４に示されるように、ＳＢモードでは直流電源１０ａおよび１０ｂが直列に接続されるので、直流電源１０ａおよび１０ｂの両方が力行となる状態（図３３での状態Ａ）および直流電源１０ａおよび１０ｂの両方が回生となる状態（図３３の状態Ｂ）のいずれかの状態しか存在しない。
【０３３５】
したがって、ＳＢモードにおける制御動作では、キャリア波間の位相差φは、図３３の状態Ａ，Ｂに示されるように、電流Ｉ（Ｌ１）の極大点すなわち下降タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極小点すなわち上昇タイミングとが一致するような電流位相、ないし、電流Ｉ（Ｌ１）の極小点すなわち上昇タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極大点すなわち下降タイミングとが一致する電流位相となるように設定される。
【０３３６】
すなわち、制御パルス信号ＳＤａの立下りタイミングと制御パルス信号ＳＤｂの立上りタイミング、または、制御パルス信号ＳＤａの立上りタイミングと制御パルス信号ＳＤｂの立下りタイミングとが重なるように、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂの位相差φを設定することによって、図３２の状態Ａ，Ｂに示した電流位相が実現されることになる。これにより、スイッチング素子Ｓ２のターンオンとスイッチング素子Ｓ４のターンオフとが重なるように、あるいは、スイッチング素子Ｓ４のターンオンとスイッチング素子Ｓ２のターンオフとが重なるように、位相差φが設定される。
【０３３７】
このときのデューティ比Ｄａ，Ｄｂを考える。式（１）を変形することにより、Ｄａについて下記（１３）式が得られる。
【０３３８】
Ｄａ＝（ＶＨ−Ｖａ）／ＶＨ        …（１３）
同様に、式（２）を変形することにより、Ｄｂについて下記（１４）式が得られる。
【０３３９】
Ｄｂ＝（ＶＨ−Ｖｂ）／ＶＨ        …（１４）
図１０に示されるように、ＰＢモードにおける制御信号ＳＧ３は、制御パルス信号ＳＤａおよびＳＤｂの論理和に基づいて生成される。したがって、制御パルス信号ＳＤａの立下り（または立上り）タイミングと、制御パルス信号ＳＤｂの立上り（または立下り）タイミングとが重なるように位相差φを設定すると、ＶＨ＞（Ｖａ＋Ｖｂ）が成立するとき、ＰＢモードにおける制御信号ＳＧ３のＨレベル期間の比率が１．０を超えることが理解される。すなわち、ＶＨ＞（Ｖａ＋Ｖｂ）のときには、デューティ比Ｄａ，ＤｂによるＰＢモードと共通のＰＷＭ制御によっても、制御信号ＳＧ３がＨレベルに固定される。
【０３４０】
図３５には、キャリア位相制御を適用したときのＳＢモードにおける制御パルス信号を示す波形図が示される。
【０３４１】
図３５に示されるように、ＰＢモードにおける制御信号ＳＧ１は、制御パルス信号／ＳＤａおよび／ＳＤｂの論理和に基づいて生成される。上述のように位相差φを設定すると
、制御パルス信号／ＳＤａの立上りタイミングと、制御パルス信号／ＳＤｂの立上りタイミングとが重なる。このため、制御信号ＳＧ１のデューティ比ＤＳＧ１＝（１−Ｄａ）＋（１−Ｄｂ）で示される。すなわち、ＤＳＧ１は、下記（１５）式で示される。
【０３４２】
ＤＳＧ１＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／ＶＨ      …（１５）
一方で、デューティ比Ｄｃは、式（３）を変形することにより、下記（１６）式で示される。
【０３４３】
Ｄｃ＝１−（Ｖａ＋Ｖｂ）／ＶＨ      …（１６）
したがって、図１４のＳＢモードでの論理演算に従って、ＳＧ１＝／ＳＧｃとすると、制御信号ＳＧ１のデューティ比ＤＳＧ１は、下記（１７）式で示される。
【０３４４】
ＤＳＧ１＝１−Ｄｃ＝（Ｖａ＋Ｖｂ）／ＶＨ      …（１７）
このように、上述のキャリア位相制御に従って位相差φを設定した場合には、デューティ比Ｄａ，Ｄｂによる制御パルス信号ＳＤａ，ＳＤｂに基づく論理演算、具体的には、／ＳＤａおよび／ＳＤｂの論理和によって、デューティ比Ｄｃに基づく制御パルス信号／ＳＤｃとデューティ比が等しい信号を生成することができる。すなわち、制御パルス信号ＳＤａ，ＳＤｂに基づいて、ＳＢモードにおける制御信号ＳＧ１を生成することができる。
【０３４５】
また、図３６に示されるように、ＳＢモードにおける制御信号ＳＧ２，ＳＧ４は、制御信号ＳＧ１の反転信号である。ｎｏｔ（／ＳＤｂ  ｏｒ  ／ＳＤａ）の論理演算結果は、ＳＤａおよびＳＤｂの論理積（ＳＤｂ  ａｎｄ  ＳＤａ）となる。したがって、制御パルス信号ＳＤｃに従って設定されるべき制御信号ＳＧ２，ＳＧ４についても、制御パルス信号ＳＤａおよびＳＤｂの論理演算に基づいて生成することができる。
【０３４６】
このように、ＳＢモードでは、キャリア位相制御を適用して、制御パルス信号ＳＤａ（／ＳＤａ）および制御パルス信号ＳＤｂ（／ＳＤｂ）の間でパルスの遷移タイミングを合わせるように、位相差φが設定される。このような位相差φを有するようにキャリア波ＣＷａ，ＣＷｂを生成することにより、図３６に示されるように、ＳＢモードにおける、デューティ比Ｄｃに基づいて設定されるべき制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４を、デューティ比Ｄａ，Ｄｂに基づく制御パルス信号ＳＤａ，ＳＤｂから生成することが可能である。
【０３４７】
具体的には、上述のように、制御信号ＳＧ３は、制御パルス信号ＳＤａおよびＳＤｂの論理和によって、Ｈレベルに固定された信号となる。また、制御信号ＳＧ１は、制御パルス信号／ＳＤａおよび／ＳＤｂの論理和によって、デューティ比Ｄｃに基づくＰＷＭ制御と同等のデューティを有するように生成できる。また、ＳＢモードにおいて、制御信号ＳＧ１と相補に設定される制御信号ＳＧ２，ＳＧ４についても、制御パルス信号ＳＤａおよびＳＤｂの論理積によって生成できる。
【０３４８】
したがって、ＳＢモードにおいても、図２７の制御構成に従って、電力変換器５０の動作が制御される。ＰＷＭ制御部４００は、ＰＢモードおよびＳＢモードで共通に、位相差φが設定されたキャリア波ＣＷａ，ＣＷｂと、デューティ比Ｄａ，Ｄｂとの比較に従って、制御パルス信号ＳＤａ（／ＳＤａ），ＳＤｂ（／ＳＤｂ）を生成する。さらに、図３５に示した論理演算式に従って、ＰＢモードおよびＳＢモードのそれぞれにおいて、制御パルス信号ＳＤａ（／ＳＤａ），ＳＤｂ（／ＳＤｂ）から制御信号ＳＧ１〜ＳＧ４が生成される。
【０３４９】
なお、ＳＢモードにおける位相差φについても、ＰＢモードにおけるキャリア位相制御と同様に、予め設定された、デューティ比Ｄａ，Ｄｂと位相差φとの関係を記憶する位相差マップないし位相差算出式に従って、ＳＢモードにおいて算出されたデューティ比Ｄａ
，Ｄｂに基づいて算出することができる。上述のように、ＳＢモードにおける位相差φは、電流Ｉ（Ｌ１）の極大点すなわち下降タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極小点すなわち上昇タイミングとが一致するような電流位相、ないし、電流Ｉ（Ｌ１）の極小点すなわち上昇タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極大点すなわち下降タイミングとが一致する電流位相となるように設定される。
【０３５０】
したがって、電力変換器５０にキャリア位相制御を適用した場合には、実施の形態１で説明した動作モードの切替制御において、キャリア位相制御に関する条件をさらに追加する必要がでてくる。すなわち、ＳＢモードへの切替時には、ＰＢモードを適用してキャリア波の位相差φをＳＢモード用の位相差としておくことが必要となる。
【０３５１】
図３７は、電力変換器５０の動作モードの切替に係る本実施の形態２に従う制御処理を説明するためのフローチャートである。図３７に示すフローチャートに従う制御処理についても、制御装置４０によって周期的に実行される。
【０３５２】
図３７を図１７と比較して、実施の形態２に従う、キャリア位相制御が適用された電力変換器制御では、動作モードの切替制御において、ステップＳ４００が、キャリア位相要件を判定するステップＳ４４０をさらに含む。ステップＳ４４０では、移行先の動作モードがＳＢモードであるときに、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂ間の位相差φがＳＢモードでの動作に対応したものとなっているか否かが判定される。
【０３５３】
したがって、実施の形態２に従う制御処理では、制御装置４０は、ＶＨ要件（Ｓ４１０）、電力配分要件（Ｓ４２０）、電力保護要件（Ｓ４３０）およびキャリア位相要件（Ｓ４４０）のすべてがクリアされている場合には、ステップＳ６００に処理を進めて、モード選択信号ＭＤ♯に従う動作モードへの切替を実行する。一方で、制御装置４０は、ＶＨ要件、電力配分要件、電力保護要件および、キャリア位相要件の少なくともいずれかがクリアされていない場合（Ｓ４１０〜Ｓ４４０のいずれかのＮＯ判定時）には、ステップＳ７００に処理を進めて、移行先の動作モードへの切替を許可しない。
【０３５４】
図３８は、キャリア位相要件の判定のための制御処理（Ｓ４４０）を詳細に説明するためのフローチャートである。すなわち、図３８には、図３７のステップＳ４４０による制御処理の詳細が示される。
【０３５５】
図３８を参照して、図３７のＳ４４０は、以下のステップＳ４４１〜Ｓ４４６を含む。
制御装置４０は、ステップＳ４４１において、移行先の動作モード（ＭＤ＃）が、ＳＢモードであるかどうかを判定する。制御装置４０は、移行先の動作モードがＳＢモードでない場合（Ｓ４４１のＮＯ判定時）には、ステップＳ４４６に処理を進めて、キャリア位相要件がクリアされたと判定する。すなわち、キャリア位相要件は、ＳＢモードへの切替時のみに設定される。したがって、移行先の動作モードがＳＢモード以外であるときには、ステップＳ４４０は無条件にＹＥＳ判定とされる。
【０３５６】
制御装置４０は、移行先のモードがＳＢモードであるとき（Ｓ４４１のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４４２に処理を進めて、現在の動作モードがＰＢモードであるか否かを判定する。ＰＢモード以外では、位相差φの調整ができないからである。
【０３５７】
制御装置４０は、現在ＰＢモードでないとき（Ｓ４４２のＮＯ判定時）には、ステップＳ４４５に処理を進めて、ステップＳ４４０をＮＯ判定とする。すなわち、キャリア位相要件（Ｓ４４０）がクリアされていないと判定して、ステップＳ７００へ処理が進められる。ステップＳ７００では、現在の動作モードがＰＢモードでないときには、動作モードがＰＢモードへ切替えられる。
【０３５８】
ステップＳ４４２での判定により、ＳＤモードからＳＢモードへの切替においても、動作モードが一旦ＰＢモードへ切替えられてから、ＳＢモードへの切替が実行されることになる。したがって、キャリア位相制御が適用される実施の形態２に従う電力変換器制御では、各動作モードからＳＢモードへの切替時において、動作モードが一旦ＰＢモードに切り替えられる。
【０３５９】
制御装置４０は、現在ＰＢモードであるとき（Ｓ４４２のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４４３により、現在の位相差φとＳＢモードを適用できる位相φ（ＳＢ）とを比較する。上述のように、φ（ＳＢ）は、力行モード（Ｐａ＞０，Ｐｂ＞０）においては、電流Ｉ（Ｌ１）の極大点すなわち下降タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極小点すなわち上昇タイミングとが一致するような電流位相となるときの位相差に相当する。また、力行モード（Ｐａ＜０，Ｐｂ＜０）においては、φ（ＳＢ）は、電流Ｉ（Ｌ１）の極小点すなわち上昇タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極大点すなわち下降タイミングとが一致する電流位相となるときの位相差である。上述のように、φ（ＳＢ）は、デューティ比Ｄａ，Ｄｂと、電力Ｐａ，Ｐｂの正負とによって予め一意に求めることができる。
【０３６０】
図２７に示したキャリア位相制御部４２０は、ＳＢモードでは、デューティ比Ｄａ，Ｄｂと電力Ｐａ，Ｐｂとに基づいて、φ＝φ（ＳＢ）とするための位相差マップに従って、位相差φを設定する。一方で、キャリア位相制御部４２０は、ＰＢモードでは、電力変換器５０の損失が最小となる位相差となるように、位相差φを設定する。このため、ＰＢモードでの位相差φが、ＳＢモードで必要な位相差φ（ＳＢ）と一致している保証はない。
【０３６１】
制御装置４０は、現在の位相差φとφ（ＳＢ）との差が所定の判定値よりも小さい場合には（Ｓ４４３のＹＥＳ判定時）、ステップＳ４４６に処理を進めて、ステップＳ４４０をＹＥＳ判定とする。さらに、図１８に示された、ＰＢモードからＳＢモードへ移行するためのＶＨ要件（Ｓ４１０）、電力配分要件（Ｓ４２０）および電力保護要件（Ｓ４３０）のすべてがクリアされると、ＳＢモードへの切替が許可される。
【０３６２】
一方で、制御装置４０は、現在の位相差φとφ（ＳＢ）との差が所定の判定値よりも大きい場合には（Ｓ４４３のＮＯ判定時）、ステップＳ４４４により、位相差φをφ（ＳＢ）に近付けるように変更する。このとき、一回の制御周期での位相差φの変更量には上限が設けられることが好ましい。したがって、φ（ＳＢ）に向かう位相差φの変更は、一定の変化レートに従ったレート処理となる。さらに、制御装置４０は、ステップＳ４４５により、ステップＳ４４０をＮＯ判定とする。これにより、位相差φがφ（ＳＢ）とほぼ一致してＳＢモードに対応できる位相差が実現されるまで、キャリア位相要件がクリアされないため、ＳＢモードへの切替は許可されない。
【０３６３】
このようにすると、実施の形態２に従う電力変換器の動作モード切替によれば、ＰＢモードでの動作時にキャリア位相制御を適用して電力損失を低減させるとともに、ＳＢモードへの切替時には、キャリア波間の位相差が急激に変動することを防止できる。したがって、キャリア位相制御適用時においても、ＳＢモードへの動作モードの切替を、電力変換器５０の動作ないし出力に不都合が生じないように、円滑に実行することができる。
【０３６４】
なお、本実施の形態では、２個の直流電源１０ａ，１０ｂと、共通の電力線２０との間でＤＣ／ＤＣ変換を実行する電力変換器５０を例示したが、本発明が適用される電力変換器の構成はこの例示に限定されるものではない。すなわち、複数の直流電源を含むとともに複数の動作モードが選択的に適用されるように構成された電力変換器であって、複数の動作モードが、直流電源間での電力配分が制御可能である電力配分制御モードと、直流電源間での電力配分が固定的に決まる電力配分固定モードとの両方を含むものであれば、本
発明を適用した動作モード切替を実行することができる。
【０３６５】
さらに、負荷３０は、直流電圧ＶＨによって動作する機器であれば、任意の機器によって構成できる点について確認的に記載する。すなわち、本実施の形態では、電動車両の走行用電動機を含むように負荷３０が構成される例を説明したが、本発明の適用はこのような場合に限定されるものではない。
【０３６６】
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特許請求の範囲によって示され、特許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】
【０３６７】
５  電源システム、１０ａ，１０ｂ  直流電源、１５  配線、２０  電力線、２１  接地配線、３０  負荷、３２  インバータ、３５  モータジェネレータ、３６  動力伝達ギヤ、３７  駆動輪、４０  制御装置、５０  電力変換器、１０１，１０２  動作点、１１０，１２０  動作領域、１５０，１５１，１６０，１６１，１７０〜１７４  電流経路、３００  デューティ比演算部、４００  制御部、４１０  キャリア波発生部、４２０  キャリア位相制御部、６００  動作モード選択部、７００  コンバータ指令生成部、７１０
動作モード切替制御部、７２０  電力上限値設定部、７３０  電力下限値設定部、ＣＨ
平滑コンデンサ、ＣＷ，ＣＷａ，ＣＷｂ  キャリア波、Ｄ１〜Ｄ４  逆並列ダイオード、Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ  デューティ比、Ｉａ，Ｉｂ  電流（直流電源）、Ｉ（Ｌ１），Ｉ（Ｌ２）  リアクトル電流、Ｉａ＊  電流指令値、Ｌ１，Ｌ２  リアクトル、ＭＤ  モード制御信号、ＭＤ♯  モード選択信号、Ｎ１〜Ｎ３  ノード、ＰＨｍａｘ，Ｐａｍａｘ，Ｐｂｍａｘ  電力上限値、ＰＬ＊  負荷電力指令値、Ｐａ，Ｐｂ  電力（直流電源）、Ｒａ，Ｒｂ  内部抵抗（直流電源）、Ｓ１〜Ｓ４  電力用半導体スイッチング素子、ＳＤａ，ＳＤｂ，ＳＤｃ  制御パルス信号、ＳＧ１〜ＳＧ４  制御信号、Ｔａ，Ｔｂ  温度（直流電源）、ＶＨ  直流電圧（出力電圧）、ＶＨ＊  電圧指令値（出力電圧）、ＶＨ♯  最適動作電圧、ＶＨｍａｘ  上限電圧（出力電圧）、Ｖａ，Ｖａ  電圧（直流電源）、ｋ  電力分配比、ｋ１  電力分配比（ＳＢモード、ＳＤモード）、ｋ２  電力分配比（ＰＤモード）。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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