(57)【要約】  本発明は、複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、各ブリッジ回路が出力する電圧の位相差に応じて出力電圧を変化させる昇圧器２６と、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏを検出する昇圧器電圧検出センサ５３と、キャパシタ電圧Ｖｃｍを検出するキャパシタ電圧センサ２８と、昇圧器２６に対する出力電圧指令値Ｖｃｏｍと出力電圧Ｖｏ（Ｖｓｍ）との差分が０となるように昇圧器２６の出力電圧をフィードバック制御する位相差制御部１０１と、を備え、位相差制御部１０１は、昇圧器２６の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性のキャパシタ電圧依存性をもとに、キャパシタ電圧Ｖｃｍに依らず昇圧器出力が位相差で一意に決定される制御利得となるように、キャパシタ電圧Ｖｃｍに対応して制御利得を補正し、昇圧器２６に対して制御位相差Ｄａを出力する。
2017018550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、回転電機に接続されたインバータと前記回転電機に電力を供給する蓄電器との間に設けられ、各ブリッジ回路が出力する電圧の位相差に応じて出力電圧を変化させる昇圧器の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
前記蓄電器の蓄電器電圧を検出する蓄電器電圧検出部と、
前記昇圧器に対する出力電圧指令値と前記出力電圧検出部が検出した検出出力電圧との差分が０となるように前記昇圧器の出力電圧をフィードバック制御する昇圧器制御部と、
を備え、
前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性の蓄電器電圧依存性をもとに、蓄電器電圧に依らず前記昇圧器出力が前記位相差で一意に決定される制御利得となるように、前記蓄電器電圧検出部が検出した蓄電器電圧に対応して制御利得を補正し、前記昇圧器に対して制御位相差を出力する利得制御部を備えたことを特徴とする昇圧器制御装置。
【請求項２】
前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する前記昇圧器出力の入出力特性の非線形が線形となるように、前記制御位相差を補正する非線形補正部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の昇圧器制御装置。
【請求項３】
前記昇圧器制御部は、制御周期毎の制御位相差の出力の変化量を所定値以下に制限する出力制限部を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の昇圧器制御装置。
【請求項４】
前記蓄電器はキャパシタであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の昇圧器制御装置。
【請求項５】
複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、回転電機に接続されたインバータと前記回転電機に電力を供給する蓄電器との間に設けられ、各ブリッジ回路が出力する電圧の位相差に応じて出力電圧を変化させる昇圧器の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記蓄電器の蓄電器電圧を検出する蓄電器電圧検出部と、前記昇圧器に対する出力電圧指令値と前記出力電圧検出部が検出した検出出力電圧との差分が０となるように前記昇圧器の出力電圧をフィードバック制御する昇圧器制御部と、を備えた昇圧器制御装置の電圧制御方法であって、
前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性の蓄電器電圧依存性をもとに、蓄電器電圧に依らず前記昇圧器出力が前記位相差で一意に決定される制御利得となるように、前記蓄電器電圧検出部が検出した蓄電器電圧に対応して制御利得を補正し、前記昇圧器に対して制御位相差を出力することを特徴とする昇圧器制御装置の電圧制御方法。
【請求項６】
前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する前記昇圧器出力の入出力特性の非線形が線形となるように、前記制御位相差を補正することを特徴とする請求項５に記載の昇圧器制御装置の電圧制御方法。
【請求項７】
前記昇圧器制御部は、制御周期毎の制御位相差の出力の変化量を所定値以下に制限することを特徴とする請求項５または６に記載の昇圧器制御装置の電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧器の制御応答性の低下を抑止しつつ、制御の安定性を確保することができる昇圧器制御装置及び昇圧器制御装置の電圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源としてエンジンおよび回転電機が搭載されたハイブリッド作業車両は、回転電機への電源を供給する一方、回転電機によって発電された電力を蓄電するバッテリ等の蓄電器を備えている。このような構成を有するハイブリッド作業車両では、回転電機を駆動するインバータの効率に着目して回転電機の電圧制御を行うのが一般的である。【０００３】
特許文献１には、複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、回転電機に接続されたインバータと回転電機に電力を供給する蓄電器との間に設けられ、各ブリッジ回路が出力する電圧の位相差に応じて出力電圧を変化させる昇圧器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した昇圧器を制御する昇圧器制御部は、昇圧器に対する出力電圧指令値と昇圧器の出力電圧を検出する出力電圧検出部が検出した検出出力電圧との誤差が０となるように前記昇圧器の出力電圧をフィードバック制御している。ここで、昇圧器制御部のＰＩ制御部は、抵抗やコンデンサを用いたハードウェア構成であったため、昇圧器への位相差入力に対する昇圧器出力の入出力特性をもとに制御利得が一定に設定されていた。【０００６】
しかし、上述したトランス結合型の昇圧器の入出力特性は、キャパシタ電圧の大小によって異なる特性をもつ。具体的には、入出力特性は、キャパシタ電圧が低いときより、キャパシタ電圧の高いときの方が、位相差に対する昇圧器出力の変化、すなわち利得が大きいというキャパシタ電圧依存性をもつ。このため、例えば、キャパシタ電圧が高いときを基準に制御利得を設定すると、キャパシタ電圧が低いときの制御利得が小さいため、出力電圧指令値に対する追従性が低下する。逆に、キャパシタ電圧が低いときを基準に制御利得を設定すると、キャパシタ電圧が高い時の制御利得が大きくなり過ぎ、ハンチングや発振が生じる可能性がある。【０００７】
なお、従来の昇圧器制御部は、ハードウェア構成であったため、ＰＩ制御部の制御利得の変更には時間と労力とがかかっていた。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、昇圧器の制御応答性の低下を抑止しつつ、制御の安定性を確保することができる昇圧器制御装置及び昇圧器制御装置の電圧制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる昇圧器制御装置は、複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、回転電機に接続されたインバータと前記回転電機に電力を供給する蓄電器との間に設けられ、各ブリッジ回路が出力する電圧の位相差に応じて出力電圧を変化させる昇圧器の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記蓄電器の蓄電器電圧を検出する蓄電器電圧検出部と、前記昇圧器に対する出力電圧指令値と前記出力電圧検出部が検出した検出出力電圧との差分が０となるように前記昇圧器の出力電圧をフィードバック制御する昇圧器制御部と、を備え、前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性の蓄電器電圧依存性をもとに、蓄電器電圧に依らず前記昇圧器出力が前記位相差で一意に決定される制御利得となるように、前記蓄電器電圧検出部が検出した蓄電器電圧に対応して制御利得を補正し、前記昇圧器に対して制御位相差を出力する利得制御部を備えたことを特徴とする。【００１０】
また、本発明にかかる昇圧器制御装置は、上記の発明において、前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する前記昇圧器出力の入出力特性の非線形が線形となるように、前記制御位相差を補正する非線形補正部を備えたことを特徴とする。【００１１】
また、本発明にかかる昇圧器制御装置は、上記の発明において、前記昇圧器制御部は、制御周期毎の制御位相差の出力の変化量を所定値以下に制限する出力制限部を備えたことを特徴とする。【００１２】
また、本発明にかかる昇圧器制御装置は、上記の発明において、前記蓄電器はキャパシタであることを特徴とする。【００１３】
また、本発明にかかる昇圧器制御装置の電圧制御方法は、複数のスイッチング素子を有する２組のブリッジ回路をトランスによって結合したトランス結合型のＤＣ−ＤＣコンバータであり、回転電機に接続されたインバータと前記回転電機に電力を供給する蓄電器との間に設けられ、各ブリッジ回路が出力する電圧の位相差に応じて出力電圧を変化させる昇圧器の出力電圧を検出する出力電圧検出部と、前記蓄電器の蓄電器電圧を検出する蓄電器電圧検出部と、前記昇圧器に対する出力電圧指令値と前記出力電圧検出部が検出した検出出力電圧との差分が０となるように前記昇圧器の出力電圧をフィードバック制御する昇圧器制御部と、を備えた昇圧器制御装置の電圧制御方法であって、前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性の蓄電器電圧依存性をもとに、蓄電器電圧に依らず前記昇圧器出力が前記位相差で一意に決定される制御利得となるように、前記蓄電器電圧検出部が検出した蓄電器電圧に対応して制御利得を補正し、前記昇圧器に対して制御位相差を出力することを特徴とする。【００１４】
また、本発明にかかる昇圧器制御装置の電圧制御方法は、上記の発明において、前記昇圧器制御部は、前記昇圧器の位相差に対する前記昇圧器出力の入出力特性の非線形が線形となるように、前記制御位相差を補正することを特徴とする。【００１５】
また、本発明にかかる昇圧器制御装置の電圧制御方法は、上記の発明において、前記昇圧器制御部は、制御周期毎の制御位相差の出力の変化量を所定値以下に制限することを特徴とする。【００１６】
本発明によれば、昇圧器制御部は、昇圧器の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性の蓄電器電圧依存性をもとに、蓄電器電圧に依らず昇圧器出力が位相差で一意に決定される制御利得となるように、蓄電器電圧検出部が検出した蓄電器電圧に対応して制御利得を補正し、昇圧器に対して制御位相差を出力するようにしているので、昇圧器の制御応答性の低下を抑止しつつ、制御の安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である電圧制御装置が搭載されるハイブリッド油圧ショベルの全体構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したハイブリッド油圧ショベルの装置構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、昇圧器の構成を示す図である。
【図４】図４は、昇圧器の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】図５は、昇圧器出力と位相差との関係を示す図である。
【図６】図６は、ハイブリッドコントローラが有する昇圧器制御部及び昇圧器の構成を示す図である。
【図７】図７は、位相差制御部の詳細構成を含むブロック図である。
【図８】図８は、昇圧器の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性の一例を示す図である。
【図９】図９は、利得制御部が参照するキャパシタ電圧に対する比例利得及び積分利得の補正特性を示す補正テーブルを示す図である。
【図１０】図１０は、キャパシタ電圧による利得補正を行った場合の効果を示す説明図である。
【図１１】図１１は、昇圧器の位相差に対する昇圧器出力の入出力特性が非線形であることを示す図である。
【図１２】図１２は、入出力特性の非線形による利得変化を補正する補正テーブルの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、非線形補正部による利得補正を行った場合の効果を示す説明図である。
【図１４】図１４は、出力制限部による出力制限を行った場合の効果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 
【００１９】
（電圧制御装置が搭載されるハイブリッド油圧ショベルの全体構成）
図１は、本発明の実施の形態である電圧制御装置が搭載されるハイブリッド油圧ショベル１の全体構成を示す斜視図である。図２は、図１に示したハイブリッド油圧ショベル１の装置構成を示すブロック図である。
【００２０】
ハイブリッド作業機械としてのハイブリッド油圧ショベル１は、車両本体２と作業機３とを備えている。車両本体２は、下部走行体４と上部旋回体５とを有する。下部走行体４は、一対の走行装置４ａを有する。各走行装置４ａは、それぞれ履帯４ｂを有する。各走行装置４ａは、図２に示す右走行用油圧モータ３４と左走行用油圧モータ３５の回転駆動によって履帯４ｂを駆動させハイブリッド油圧ショベル１を走行させるものである。
【００２１】
上部旋回体５は、下部走行体４の上部に設けられる。上部旋回体５は、下部走行体４に対して旋回する。上部旋回体５は、自身を旋回させるため、回転電機としての旋回モータ２３を備えている。旋回モータ２３は、スイングマシナリ２４（減速機）の駆動軸に連結されている。旋回モータ２３の回転力は、スイングマシナリ２４を介して伝達され、伝達された回転力が、図示しない旋回ピニオン及びスイングサークル等を介して上部旋回体５に伝わり上部旋回体５を旋回させる。
【００２２】
上部旋回体５には、運転室６が設けられる。また、上部旋回体５は、燃料タンク７と作動油タンク８とエンジン室９とカウンタウェイト１０とを有する。燃料タンク７は、エンジン１７を駆動するための燃料を蓄えている。作動油タンク８は、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６等の油圧シリンダ並びに右走行用油圧モータ３４及び左走行用油圧モータ３５等の油圧モータ（油圧アクチュエータ）といった油圧機器に対して、油圧ポンプ１８から吐出される作動油を蓄えている。エンジン室９には、エンジン１７、油圧ポンプ１８、回転電機としての発電電動機１９及び蓄電器としてのキャパシタ２５等の各種機器が収納されている。カウンタウェイト１０は、エンジン室９の後方に配置される。
【００２３】
作業機３は、上部旋回体５の前部中央位置に取り付けられ、ブーム１１、アーム１２、バケット１３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６を有する。ブーム１１の基端部は、上部旋回体５に回転可能に連結される。また、ブーム１１の基端部の反対側となる先端部は、アーム１２の基端部に回転可能に連結される。アーム１２の基端部の反対側となる先端部には、バケット１３が回転可能に連結される。また、バケット１３は、バケット用油圧シリンダ１６とリンクを介して連結している。ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５及びバケット用油圧シリンダ１６は、油圧ポンプ１８から吐出された作動油によって伸縮動作する油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）である。ブーム用油圧シリンダ１４は、ブーム１１を回動させる。アーム用油圧シリンダ１５は、アーム１２を回動動作させる。バケット用油圧シリンダ１６は、バケット１３を回動させる。
【００２４】
図２において、ハイブリッド油圧ショベル１は、エンジン１７、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９を有する。エンジン１７としてディーゼルエンジンが用いられ、油圧ポンプ１８として可変容量型油圧ポンプが用いられる。油圧ポンプ１８は、例えば、斜板１８ａの傾転角を変化させることによってポンプ容量を変化させる斜板式油圧ポンプであるが、これに限定されるものではない。エンジン１７には、エンジン１７の回転速度（単位時間あたりの回転数）を検出するための回転センサ４１が備えてある。回転センサ４１が検出したエンジン１７の回転速度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ４１は、図示しないバッテリーからの電力を受けて動作し、後述するキースイッチ３１がオン（ＯＮ）あるいはスタート（ＳＴ）の位置に操作されている限りエンジン１７の回転速度を検出する。
【００２５】
エンジン１７の駆動軸２０には、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９が機械的に連結されており、エンジン１７が駆動することで、油圧ポンプ１８及び発電電動機１９が駆動する。油圧駆動系としては、操作弁３３、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４及び左走行用油圧モータ３５等を有し、油圧ポンプ１８が油圧駆動系への作動油供給源となってこれらの油圧機器を駆動する。なお、操作弁３３は、流量方向制御弁であり、操作レバー３２の操作方向に応じて図示しないスプールを移動させ、各油圧アクチュエータへの作動油の流れ方向を規制し、操作レバー３２の操作量に応じた作動油を、ブーム用油圧シリンダ１４、アーム用油圧シリンダ１５、バケット用油圧シリンダ１６、右走行用油圧モータ３４又は左走行用油圧モータ３５等の油圧アクチュエータに供給するものである。また、エンジン１７の出力は、ＰＴＯ（Power Take Off：パワーテイクオフ）軸を介して発電電動機１９へ伝達されるものであってもよい。
【００２６】
電気駆動系は、発電電動機１９にパワーケーブルを介して接続される第１インバータ２１と、第１インバータ２１にワイヤリングハーネスを介して接続される第２インバータ２２と、第１インバータ２１と第２インバータ２２との間に、ワイヤリングハーネスを介して設けられる昇圧器２６と、昇圧器２６にコンタクタ２７（電磁接触器）を介して接続されるキャパシタ２５と、第２インバータ２２にパワーケーブルを介して接続される旋回モータ２３等とを含む。なお、コンタクタ２７は、通常はキャパシタ２５と昇圧器２６との電気回路を閉じて通電状態としている。一方、ハイブリッドコントローラＣ２は、漏電検出等により電気回路を開く必要があると判断するようになっており、ハイブリッドコントローラＣ２がその判断をした際、コンタクタ２７に通電可能状態を遮断状態へ切り替えるための指示信号を出力する。そして、ハイブリッドコントローラＣ２から指示信号を受けたコンタクタ２７は電気回路を開く。
【００２７】
旋回モータ２３は、前述のように機械的にスイングマシナリ２４に連結している。発電電動機１９が発電した電力及びキャパシタ２５に蓄えられた電力の少なくとも一方が旋回モータ２３を駆動させる電力となる。旋回モータ２３は、発電電動機１９とキャパシタ２５との少なくとも一方から供給される電力で駆動されて力行動作することで上部旋回体５を旋回させる。また、旋回モータ２３は、上部旋回体５が旋回減速する際に回生動作し、その回生動作により発電された電力（回生エネルギー）をキャパシタ２５に供給（充電）する。なお、旋回モータ２３には、旋回モータ２３の回転速度を検出する回転センサ５５が備えてある。回転センサ５５は、力行動作（旋回加速）又は回生動作（旋回減速）の際における旋回モータ２３の回転速度を計測することができる。回転センサ５５により計測された回転速度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ５５は、例えば、レゾルバを用いることができる。
【００２８】
発電電動機１９は、発電した電力をキャパシタ２５に供給（充電）するとともに、状況に応じて旋回モータ２３に電力を供給する。発電電動機１９は、エンジン１７の出力が不足する場合は電動機として機能し、エンジン１７の出力をアシストする。発電電動機１９としては、例えば、ＳＲ（スイッチドリラクタンス）モータが用いられる。なお、ＳＲモータではなく、永久磁石を用いた同期電動機を用いてもキャパシタ２５及び旋回モータ２３の少なくとも一方へ電力を供給する役割を果たすことができる。発電電動機１９にＳＲモータを用いた場合、ＳＲモータは高価な希少金属を含む磁石を用いないため、コストの面で有効である。発電電動機１９は、ロータ軸がエンジン１７の駆動軸２０に機械的に結合されている。このような構造により、発電電動機１９は、エンジン１７の駆動によって発電電動機１９のロータ軸が回転し、発電することになる。また、発電電動機１９のロータ軸には回転センサ５４が取り付けられている。回転センサ５４は、発電電動機１９の回転速度を計測し、回転センサ５４により計測された回転速度を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。回転センサ５４は、例えば、レゾルバを用いることができる。
【００２９】
昇圧器２６は、発電電動機１９及び旋回モータ２３とキャパシタ２５との間に設けられる。昇圧器２６は、第１インバータ２１又は第２インバータ２２を介して発電電動機１９又は旋回モータ２３に供給される電力（キャパシタ２５に蓄えられた電荷）の電圧を昇圧する。昇圧された電圧は、旋回モータ２３を力行動作（旋回加速）させる際には旋回モータ２３に印加され、エンジン１７の出力をアシストする際には発電電動機１９へ印加される。なお、昇圧器２６は、発電電動機１９又は旋回モータ２３で発電された電力をキャパシタ２５に充電する際には、電圧を降下（降圧）させる役割も有する。昇圧器２６と第１インバータ２１及び第２インバータ２２との間のワイヤリングハーネスに、昇圧器２６により昇圧された電圧の大きさ又は旋回モータ２３の回生により生成された電力の電圧の大きさを計測する昇圧器電圧検出センサ５３が取り付けられている。昇圧器電圧検出センサ５３により計測された電圧を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。
【００３０】
本実施の形態において、昇圧器２６は、入力された直流電力を昇圧又は降圧させ、直流電力として出力する機能を有している。昇圧器２６は、トランスと２個のインバータとを組み合わせたトランス結合型昇圧器と呼ばれる昇圧器であり、ＡＣリンク双方向ＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００３１】
（昇圧器の構成）
図３は、昇圧器２６の構成を示す図である。図３に示すように、昇圧器２６は、第１インバータ２１と第２インバータ２２とがワイヤリングハーネスとしての正極ライン６０と負極ライン６１とを介して接続される。昇圧器２６は、正極ライン６０と負極ライン６１との間に接続されている。昇圧器２６は、２個のインバータとしての１次側インバータである低圧側インバータ６２と２次側インバータである高圧側インバータ６３とを、トランス６４でＡＣ（Alternating  Current）リンクさせ、結合している。このように、昇圧器２６は、トランス結合型昇圧器である。なお、次の説明では、トランス６４の低圧側コイル６５と高圧側コイル６６との巻線比は１対１としておく。
【００３２】
低圧側インバータ６２と高圧側インバータ６３とは、低圧側インバータ６２の正極と高圧側インバータ６３の負極とが加極性となるように電気的に直列接続されている。すなわち、昇圧器２６は、第１インバータ２１と同極性になるように並列に接続されている。
【００３３】
低圧側インバータ６２は、複数のスイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）７１、７２、７３、７４を有するブリッジ回路である。低圧側インバータ６２は、トランス６４の低圧側コイル６５にブリッジ接続された４個のＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４と、ＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４それぞれに並列に、かつ極性が逆向きに接続されたダイオード７５、７６、７７、７８とを含んでいる。ここでいうブリッジ接続とは、低圧側コイル６５の一端がＩＧＢＴ７１のエミッタとＩＧＢＴ７２のコレクタと接続され、他端がＩＧＢＴ７３のエミッタとＩＧＢＴ７４のコレクタとに接続される構成をいう。ＩＧＢＴ７１、７２、７３、７４は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、コレクタからエミッタに電流が流れる。
【００３４】
キャパシタ２５の正極端子２５ａは、正極ライン９１を介してＩＧＢＴ７１のコレクタに電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７１のエミッタはＩＧＢＴ７２のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７２のエミッタは、負極ライン９２を介してキャパシタ２５の負極端子２５ｂに電気的に接続されている。負極ライン９２は負極ライン６１に接続されている。
【００３５】
同様に、キャパシタ２５の正極端子２５ａは、正極ライン９１を介してＩＧＢＴ７３のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７３のエミッタはＩＧＢＴ７４のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ７４のエミッタは、負極ライン９２を介してキャパシタ２５の負極端子２５ｂと電気的に接続されている。
【００３６】
ＩＧＢＴ７１のエミッタ（ダイオード７５のアノード）及びＩＧＢＴ７２のコレクタ（ダイオード７６のカソード）は、トランス６４の低圧側コイル６５の一方の端子に接続されているとともに、ＩＧＢＴ７３のエミッタ（ダイオード７７のアノード）及びＩＧＢＴ７４のコレクタ（ダイオード７８のカソード）は、トランス６４の低圧側コイル６５の他方の端子に接続されている。
【００３７】
高圧側インバータ６３は、複数のスイッチング素子としてのＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４を有するブリッジ回路である。高圧側インバータ６３は、トランス６４の高圧側コイル６６にブリッジ接続された４個のＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４と、ＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４それぞれに並列に、かつ極性が逆向きに接続されたダイオード８５、８６、８７、８８とを含む。ここでいうブリッジ接続とは、高圧側コイル６６の一端がＩＧＢＴ８１のエミッタとＩＧＢＴ８２のコレクタとに接続され、他端がＩＧＢＴ８３のエミッタとＩＧＢＴ８４のコレクタとに接続される構成をいう。ＩＧＢＴ８１、８２、８３、８４は、ゲートにスイッチング信号が印加されることによりオンされ、コレクタからエミッタに電流が流れる。このように、昇圧器２６は、２組のブリッジ回路、すなわち、低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３を有している。
【００３８】
ＩＧＢＴ８１、８３のコレクタは、正極ライン９３を介して第１インバータ２１の正極ライン６０と電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８１のエミッタはＩＧＢＴ８２のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８３のエミッタはＩＧＢＴ８４のコレクタと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８２、８４のエミッタは、正極ライン９１、つまり低圧側インバータ６２のＩＧＢＴ７１、７３のコレクタに電気的に接続されている。
【００３９】
ＩＧＢＴ８１のエミッタ（ダイオード８５のアノード）及びＩＧＢＴ８２のコレクタ（ダイオード８６のカソード）は、トランス６４の高圧側コイル６６の一方の端子に電気的に接続されているとともに、ＩＧＢＴ８３のエミッタ（ダイオード８７のアノード）及びＩＧＢＴ８４のコレクタ（ダイオード８８のカソード）は、トランス６４の高圧側コイル６６の他方の端子に電気的に接続されている。
【００４０】
ＩＧＢＴ７１、７３のコレクタが接続される正極ライン９１とＩＧＢＴ７２、７４のエミッタが接続される負極ライン９２との間にはキャパシタ６７が電気的に接続されている。ＩＧＢＴ８１、８３のコレクタが接続される正極ライン９３とＩＧＢＴ８２、８４のエミッタが接続される正極ライン９１との間にはキャパシタ６８が電気的に接続されている。キャパシタ６７、６８はリップル電流吸収用である。
【００４１】
トランス６４は一定値Ｌの漏れインダクタンスを有している。漏れインダクタンスは、トランス６４の低圧側コイル６５と高圧側コイル６６の間隙を調整して得ることができる。図３では低圧側コイル６５側にＬ／２、高圧側コイル６６側にＬ／２となるように分割している。次に、昇圧器２６の動作を説明する。
【００４２】
（昇圧器の動作）
図４は、昇圧器２６の動作を説明するタイミングチャートである。図４に示すように、低圧側インバータ６２と高圧側インバータ６３とが出力する電圧（出力電圧）ｖ１、ｖ２は、デューティーが５０％、すなわち、Ｈｉｇｈ信号とＬｏｗ信号との比が１：１の方形波である。出力電圧ｖ１、ｖ２は、それぞれＨｉｇｈ信号の期間がａ、ｃで示す部分であり、Ｌｏｗ信号の期間がｂ、ｄで示す部分である。出力電圧ｖ１、ｖ２は、Ｈｉｇｈ信号の期間及びＬｏｗ信号の期間がいずれも時間ｔ＝Ｔである。したがって、デューティーが５０％となる。出力電圧ｖ１、ｖ２は、いずれも周期が２×Ｔの方形波である。
【００４３】
昇圧器２６は、低圧側インバータ６２の出力電圧ｖ１と高圧側インバータ６３の出力電圧ｖ２との位相差を調整して、昇圧器２６が出力するパワー（昇圧器出力）Ｐｏ及び出力する電圧（出力電圧）Ｖｏを調整する。昇圧器２６の出力電圧は、ハイブリッド油圧ショベル１の電気駆動系の電圧（系統電圧）である。図４に示す例では、出力電圧ｖ１と出力電圧ｖ２とで、時間ｔ＝Ｔ１のずれが発生している。このずれを用いると、出力電圧ｖ１と出力電圧ｖ２との位相差Ｄは、式（１）のように表される。
Ｄ＝Ｔ１／Ｔ・・・（１）
【００４４】
昇圧器２６の昇圧器出力Ｐｏは、式（２）で表される。式（２）中のＶｏは、昇圧器２６の出力電圧、Ｖ１はキャパシタ２５の電圧、ωは角周波数であり２π／Ｔ＝２πｆ、Ｌはトランス６４の漏れインダクタンスである。
Ｐｏ＝π×Ｖｏ×Ｖ１×（Ｄ−Ｄ２）／（ω×Ｌ）・・・（２）
【００４５】
発電電動機１９及び旋回モータ２３は、ハイブリッドコントローラＣ２による制御のもと、それぞれ第１インバータ２１及び第２インバータ２２によってトルク制御される。第２インバータ２２に入力する直流電流の大きさを計測するため、第２インバータ２２には電流計５２が設けられる。電流計５２が検出した電流を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。キャパシタ２５に蓄えられた電力の量（電荷量又は電気容量）は、電圧の大きさを指標として管理することができる。キャパシタ２５に蓄えられた電力の電圧の大きさを検出するために、キャパシタ２５の所定の出力端子に蓄電器電圧検出部としてのキャパシタ電圧センサ２８が設けられている。キャパシタ電圧センサ２８が検出した電圧を示す信号は、ハイブリッドコントローラＣ２に入力される。ハイブリッドコントローラＣ２は、キャパシタ２５の充電量（電力の量（電荷量又は電気容量））を監視して、発電電動機１９が発電する電力をキャパシタ２５へ供給（充電）するか、旋回モータ２３へ供給（力行作用のための電力供給）するかといったエネルギーマネージメントを実行する。ハイブリッドコントローラＣ２の昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏが所定の電圧となるように、昇圧器２６が有する低圧側インバータ６２の出力電圧ｖ１と高圧側インバータ６３の出力電圧ｖ２との位相差を調整する。
【００４６】
キャパシタ２５は、発電電動機１９が発電した電力を少なくとも蓄電する。また、キャパシタ２５は、上部旋回体５が旋回減速する際に旋回モータ２３が回生動作することによって発電された電力を蓄電する。本実施形態において、キャパシタ２５は、例えば、電気二重層キャパシタが用いられる。キャパシタ２５の代わりに、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等、他の２次電池として機能する蓄電器を用いてもよい。さらに、旋回モータ２３としては、例えば、永久磁石式同期電動機が用いられるが、これに限定されるものではない。
【００４７】
油圧駆動系及び電気駆動系は、車両本体２に設けられた運転室６の内部に設けられる作業機レバー、走行レバー及び旋回レバー等の操作レバー３２の操作に応じて駆動する。ハイブリッド油圧ショベル１のオペレータが、上部旋回体５を旋回させるための操作手段として機能する操作レバー３２（旋回レバー）を操作した場合、旋回レバーの操作方向及び操作量は、ポテンショメータ又はパイロット圧力センサ等によって検出され、検出された操作量は電気信号としてコントローラＣ１、さらにはハイブリッドコントローラＣ２に送信される。
【００４８】
他の操作レバー３２が操作された場合も同様に電気信号がコントローラＣ１及びハイブリッドコントローラＣ２に送信される。この旋回レバーの操作方向及び操作量又は他の操作レバー３２の操作方向及び操作量に応じて、コントローラＣ１及びハイブリッドコントローラＣ２は、旋回モータ２３の回転動作（力行作用又は回生作用）、キャパシタ２５の電気エネルギーのマネージメント（充電又は放電のための制御）、発電電動機１９の電気エネルギーのマネージメント（発電又はエンジン出力のアシスト又は旋回モータ２３への力行作用）といった電力の授受を制御（エネルギーマネージメント）するために、第２インバータ２２、昇圧器２６及び第１インバータ２１の制御を実行する。
【００４９】
運転室６内には、操作レバー３２のほかに、モニタ装置３０及びキースイッチ３１が設けられる。モニタ装置３０は、液晶パネルや操作ボタン等で構成される。また、モニタ装置３０は、液晶パネルの表示機能と操作ボタンの各種情報入力機能とを統合させたタッチパネルであってもよい。モニタ装置３０は、ハイブリッド油圧ショベル１の動作状態（エンジン水温の状態、油圧機器等の故障有無状態又は燃料残量等の状態等）を示す情報をオペレータ又はサービスマンへ知らせる機能を有するとともに、オペレータが所望する設定又は指示（エンジンの出力レベル設定や走行速度の速度レベル設定等又は後述するキャパシタ電荷抜き指示）をハイブリッド油圧ショベル１に対して行う機能を有する、情報入出力装置である。
【００５０】
キースイッチ３１は、キーシリンダを主な構成部品としたものである。キースイッチ３１は、キーをキーシリンダに挿入し、キーを回転動作させることでエンジン１７に付設されたスタータ（エンジン始動用電動機）を始動させてエンジン１７を駆動（エンジン始動）させる。また、キースイッチ３１は、エンジン駆動中にエンジン始動とは逆の方向にキーを回転動作させることでエンジンを停止（エンジン停止）させるといった指令を出すものである。いわゆる、キースイッチ３１は、エンジン１７及びハイブリッド油圧ショベル１の各種電気機器への指令を出力する指令出力手段である。
【００５１】
エンジン１７を停止させるために、キーを回転動作（具体的には後述のオフの位置に操作）すると、エンジン１７への燃料供給及び図示しないバッテリーから各種電気機器への電気の供給（通電）が遮断され、エンジンは停止する。キースイッチ３１は、キーを回転動作させたときの位置がオフ（ＯＦＦ）のとき、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を遮断し、キーの位置がオン（ＯＮ）のときに、図示しないバッテリーから各種電気機器への通電を行い、さらにその位置からキーを回転動作させてキー位置がスタート（ＳＴ）のときに、コントローラＣ１を介して図示しないスタータを始動させエンジンを始動させることができるものである。エンジン１７が始動した後、エンジン１７が駆動している間は、キー回転位置はオン（ＯＮ）の位置にある。
【００５２】
コントローラＣ１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の演算装置及びメモリ（記憶装置）を組み合わせたものである。コントローラＣ１は、モニタ装置３０から出力される指示信号、キースイッチ３１のキー位置に応じて出力される指示信号及び操作レバー３２の操作に応じて出力される指示信号（上記の操作量や操作方向を示す信号）をもとに、エンジン１７及び油圧ポンプ１８を制御する。エンジン１７は、コモンレール式の燃料噴射装置４０による電子制御が可能なエンジンである。エンジン１７は、コントローラＣ１によって燃料噴射量を適切にコントロールすることで、目標とするエンジン出力を得ることが可能であり、ハイブリッド油圧ショベル１の負荷状態に応じて、エンジン回転速度及び出力可能なトルクが設定され、駆動することが可能である。
【００５３】
ハイブリッドコントローラＣ２は、ＣＰＵ等の演算装置及びメモリ（記憶装置）を組み合わせたものである。ハイブリッドコントローラＣ２は、コントローラＣ１との協調制御のもと、上記のように第１インバータ２１、第２インバータ２２及び昇圧器２６を制御して、発電電動機１９、旋回モータ２３及びキャパシタ２５の電力の授受を制御する。また、ハイブリッドコントローラＣ２は、キャパシタ電圧センサ２８等の各種センサ類による検出値を取得し、これに基づいて、ハイブリッド油圧ショベル１を制御する。
【００５４】
ハイブリッドコントローラＣ２は、昇圧器制御部Ｃ２１を備えている。前述したＣＰＵ等が、昇圧器制御部Ｃ２１の機能を実現する。次に、ハイブリッドコントローラＣ２の昇圧器制御部Ｃ２１による昇圧器２６の出力電圧の制御についてより詳細に説明する。
【００５５】
（昇圧器の出力電圧制御）
図５は、昇圧器出力と位相差との関係を示す図である。図５に示すように、力行（矢印Ｃ側）時における昇圧器２６の昇圧器出力Ｐｏは、位相差Ｄが０°から９０°までの間は位相差Ｄの増加にともなって増加し、位相差Ｄが９０°から１８０°までは位相差Ｄの増加にともなって減少する。回生（矢印Ｇ側）時における昇圧器出力Ｐｏは、位相差Ｄが−９０°から０°までの間は位相差Ｄの増加にともなって増加し、位相差Ｄが−１８０°から−９０°までは位相差Ｄの増加にともなって減少する。ハイブリッドコントローラＣ２が有する昇圧器制御部Ｃ２１は、発電電動機１９が発電している状態及び旋回モータ２３が動作している状態の少なくとも一方である場合、位相差Ｄが−９０°以上９０°以下の範囲で昇圧器２６が動作するように制御する。
【００５６】
図６は、ハイブリッドコントローラＣ２が有する昇圧器制御部Ｃ２１及び昇圧器２６の構成を示す図である。昇圧器制御部Ｃ２１は、処理部１００と、位相差制御部１０１と、スイッチングパターン生成部１０２とを含む。処理部１００には、キャパシタ電圧センサ２８が検出したキャパシタ電圧Ｖｃｍが入力される。キャパシタ電圧Ｖｃｍは、キャパシタ２５の端子間電圧（キャパシタ電圧）Ｖｃｒ（真値）に対応する。
【００５７】
位相差制御部１０１には、出力電圧検出部としての昇圧器電圧検出センサ５３が検出した昇圧器２６の出力電圧Ｖｓｍ及びキャパシタ電圧Ｖｃｍが入力される。出力電圧Ｖｓｍは、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏ（真値）に対応する。昇圧器２６の出力電圧Ｖｏは、正極ライン６０と負極ライン６１との間の電圧であり、図２、図３に示す第１インバータ２１及び第２インバータ２２の出力電圧又は入力電圧である。
【００５８】
昇圧器制御部Ｃ２１の処理部１００は、昇圧器２６の出力電圧を指示する出力電圧指令値Ｖｃｏｍを位相差制御部１０１に出力する。処理部１００は、力行時における位相差Ｄの制限値Ｄｄｌと、回生時における位相差Ｄの制限値Ｄｇｌとをスイッチングパターン生成部１０２に出力する。前者は＋９０°であり、後者は−９０°である。スイッチングパターン生成部１０２は、昇圧器２６の位相差Ｄが制限値Ｄｄｌ、Ｄｇｌを超えないように、昇圧器２６の低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３を制御する。
【００５９】
位相差制御部１０１は、出力電圧指令値Ｖｃｏｍと出力電圧Ｖｓｍとの差分が０になるように昇圧器２６の位相差Ｄを求め、求めた位相差Ｄを制御位相差Ｄｃとしてスイッチングパターン生成部１０２に出力する。スイッチングパターン生成部１０２は、低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３が備えるそれぞれのスイッチング素子をＯＮ−ＯＦＦさせるためのスイッチングパターンＳＰＬ、ＳＰＨを生成する。スイッチングパターン生成部１０２は、昇圧器２６の位相差Ｄが制御位相差Ｄｃとなるように生成したスイッチングパターンＳＰＬ、ＳＰＨを、それぞれ低圧側インバータ６２及び高圧側インバータ６３に供給して、これらが有するスイッチング素子をＯＮ−ＯＦＦする。すなわち、スイッチングパターン生成部１０２は、昇圧器２６の位相差Ｄが制御位相差Ｄｃとなるように駆動する。結果として、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏは、処理部１００が出力した出力電圧指令値Ｖｃｏｍとなる。このように、昇圧器制御部Ｃ２１は、昇圧器２６の出力電圧Ｖｏが出力電圧指令値Ｖｃｏｍとなるように、昇圧器２６をフィードバック制御する。
【００６０】
（位相差制御部）
図７は、位相差制御部１０１の詳細構成を含むブロック図である。図７に示すように、位相差制御部１０１は、差分器１２０、利得制御部１２２を含むＰＩ制御部１２１、非線形補正部１２３、出力制限部１２４を有する。差分器１２０は、出力電圧指令値Ｖｃｏｍと出力電圧Ｖｓｍとの差分値ΔＶを演算し、この差分値ΔＶをＰＩ制御部１２１に出力する。ＰＩ制御部１２１は、差分値ΔＶが０となるように、差分値ΔＶに対応する制御位相差Ｄａを非線形補正部１２３に出力する。
【００６１】
（利得制御部）
この際、利得制御部１２２は、昇圧器２６の位相差に対する昇圧器出力Ｐｏの入出力特性のキャパシタ電圧依存性をもとに、キャパシタ電圧Ｖ１に依らず昇圧器出力Ｐｏが制御位相差Ｄａで一意に決定される制御利得となるように、キャパシタ電圧センサ２８が検出したキャパシタ電圧Ｖｃｍに対応してＰＩ制御部１２１の制御利得を補正し、昇圧器２６側に制御位相差Ｄａを出力させる。
【００６２】
図８に示すように、昇圧器２６の位相差に対する昇圧器出力Ｐｏの入出力特性は、キャパシタ電圧Ｖ１が３００Ｖ，１８０Ｖのとき、それぞれ入出力特性Ｌ１，Ｌ２のように異なった入出力特性を示す。すなわち、入出力特性は、キャパシタ電圧依存性を有する。したがって、同じ位相差Ｄ１（＝２０°）の入力に対してキャパシタ電圧Ｖ１が３００Ｖのときは昇圧器出力Ｐ１（＝３７ｋＷ）の増加となるのに対して、キャパシタ電圧Ｖ１が１８０Ｖのときは昇圧器出力Ｐ１（＝３７ｋＷ）よりも小さい昇圧器出力Ｐ２（＝２２ｋＷ）の増加となる。すなわち、同じ位相差であってもキャパシタ電圧Ｖ１の値に応じて昇圧器出力の制御利得に差が生じる。
【００６３】
ここで、キャパシタ電圧Ｖ１が高いとき（例えばキャパシタ電圧Ｖ１が３００Ｖのとき）を想定して制御利得を小さく決定した場合、キャパシタ電圧Ｖ１が低いとき（例えばキャパシタ電圧が１８０Ｖのとき）には昇圧器の制御利得が小さいため、出力電圧指令値Ｖｃｏｍに対する出力電圧Ｖｏの追従性が低下する。一方、キャパシタ電圧Ｖ１が低いときを想定して制御利得を大きく決定した場合、キャパシタ電圧Ｖ１が高いときには昇圧器の制御利得が大きいため、ハンチングや発振が生じてしまう可能性がある。
【００６４】
そこで、本実施の形態では、利得制御部１２２が、制御位相差による出力電圧の電圧制御に伴う入出力特性のキャパシタ電圧依存性をなくすべく、キャパシタ電圧Ｖ１に依らず、昇圧器出力Ｐｏが入力される制御位相差で一意に決定される制御利得となるようにしている。すなわち、同じ位相差の場合、キャパシタ電圧Ｖ１が変化しても制御利得が変化しないように、制御利得をキャパシタ電圧Ｖ１に応じて補正している。
【００６５】
具体的には、図９に示すように、キャパシタ電圧Ｖ１（Ｖｃｍ）が高くなるにしたがって、比例利得Ｋｐ及び積分利得Ｋｉがそれぞれ小さくなる補正特性Ｌ１１，Ｌ１２となるように制御利得を補正している。
【００６６】
図１０は、出力電圧指令値Ｖｃｏｍのステップ状の変化に対して利得制御部１２２がキャパシタ電圧による利得補正を行った場合の効果を示す説明図である。図１０（ａ），（ｂ）に示すように、キャパシタ電圧Ｖ１（Ｖｃｍ）による利得補正を行わなかった場合で、キャパシタ電圧Ｖ１が低いとき（Ｖ１＝１８０Ｖ）の入出力特性Ｌ２で制御利得を設定した場合、出力電圧Ｖｏは安定する（図１０（ｂ））が、キャパシタ電圧Ｖ１が高いとき（Ｖ１＝３００Ｖ）の入出力特性Ｌ１で制御利得を設定すると、出力電圧Ｖｏはハンチングが発生してしまう（図１０（ａ））。これに対し、図１０（ｃ），（ｄ）に示すように、利得制御部１２２によるキャパシタ電圧Ｖ１（Ｖｃｍ）による利得補正を行った場合、キャパシタ電圧Ｖ１が低いとき（Ｖ１＝１８０Ｖ）でも、キャパシタ電圧Ｖ１が高いとき（Ｖ１＝３００Ｖ）でも、出力電圧Ｖｏを安定して制御することができる。なお、利得制御部１２２によるキャパシタ電圧Ｖ１（Ｖｃｍ）による利得補正を行った場合、キャパシタ電圧Ｖ１による制御利得の依存性がなくなるため、キャパシタ電圧が小さいときであっても出力電圧指令値に対する追従性が劣化することはない。
【００６７】
（非線形補正部）
非線形補正部１２３は、昇圧器２６の位相差に対する昇圧器出力Ｐｏの入出力特性の非線形が線形となるように、入力された制御位相差Ｄａを補正し、補正した制御位相差Ｄｂを出力制限部１２４に出力する。
【００６８】
図１１は、キャパシタ電圧Ｖ１が３００Ｖのときの、昇圧器２６の位相差に対する昇圧器出力Ｐｏの入出力特性Ｌ１を示している。図１１に示すように、入出力特性Ｌ１は、位相差に対する昇圧器出力Ｐｏが非線形となっている。すなわち、入出力特性Ｌ１は、位相差の増大とともに昇圧器出力の増加する割合が減少している。これは、式（２）に示すように、昇圧器出力Ｐｏは、位相差Ｄとして（Ｄ−Ｄ２）の関数になっているからである。したがって、軽負荷時の入力位相差Ｄ１１に対する昇圧器出力Ｐ１０の利得は、重負荷時の入力位相差Ｄ１２に対する昇圧器出力Ｐ１０の利得に比して小さくなっている。換言すれば、同じ昇圧器出力Ｐ１０の増加を得るために、軽負荷時では入力位相差Ｄ１１（＝１０°）変化させればよいのに対して、重負荷時では入力位相差Ｄ１２（＝３２°）変化させる必要がある。
【００６９】
このような位相差が小さい時（軽負荷時）と位相差が大きい時（重負荷時）との昇圧器の制御利得が変化する場合、例えば、位相差が小さいとき（昇圧器の制御利得が大きいとき）を想定して制御利得を決定した場合、位相差が大きいときには昇圧器の制御利得が小さいため、出力電圧指令値Ｖｃｏｍに対する出力電圧Ｖｏの追従性が低下する。一方、位相差が大きいとき（昇圧器の制御利得が小さいとき）を想定して制御利得を決定した場合、位相差が小さいときには昇圧器の制御利得が大きくなるため、ハンチングや発振が生じてしまう可能性がある。
【００７０】
そこで、本実施の形態では、非線形補正部１２３が、位相差の大小によって変化する制御利得の変化量を打ち消し、位相差の大小にかかわらず、昇圧器の制御利得が変化しないように補正している。具体的には、図１２に示す補正テーブルのように、入力される制御位相差Ｄａが大きくなるにしたがって出力される制御位相差Ｄｂを大きくする位相差補正を行って、位相差の大小によって制御利得が変化しないようにしている。
【００７１】
図１３は、出力電圧指令値Ｖｃｏｍのステップ状の変化に対する、非線形補正部１２３による利得補正を行った場合の効果を示す説明図である。図１３（ｂ）に示すように、キャパシタ電圧Ｖ１が３００Ｖのとき、位相差補正を行わなかった場合、位相差が小さい軽負荷時には、出力電圧Ｖｏにハンチングが発生してしまう。これに対して、図１３（ｃ），（ｄ）に示すように、非線形補正部１２３によって位相差補正を行うと、位相差が小さい軽負荷時であっても（図１３（ｄ））、位相差が大きい重負荷時であっても（図１３（ｃ））、出力電圧Ｖｏを安定して制御することができる。なお、非線形補正部１２３によって位相差補正を行った場合、位相差によるによる制御利得の依存性がなくなるため、位相差が大きいときであっても出力電圧指令値に対する追従性が劣化することはない。
【００７２】
（出力制限部）
出力制限部１２４は、制御周期毎に、入力された制御位相差Ｄｂを所定値ΔＤ以下に制限し、この制限下の制御位相差Ｄｃをスイッチングパターン生成部１０２に出力する。例えば、最大位相差に対する２２．５°の位相差を所定値ΔＤに設定する。
【００７３】
図１４は、出力制限部１２４による位相差の出力制限を行わなかった場合であって、フル回生からフル力行に瞬時に変化する操作があった場合、１回の制御周期で、位相差は瞬時に約１８０°変化する。この場合、過渡的に大きな電流が生じる可能性があり、図１４では、トランスに流れる電流ＩＬのピーク値が９５５Ａとなり、過電流の発生によってスイッチング素子（ＩＧＢＴ）が破損する可能性がある。
【００７４】
これに対し、出力制限部１２４による位相差の出力制限を行った場合であって、フル回生からフル力行に移行する操作があった場合、１回の制御周期で許容される位相差の変化量は、所定値ΔＤ以下となるため、制御周期毎に所定値ΔＤ以下の位相差変化が段階的に行われるため、図１４に示すように、トランスに流れる電流ＩＬのピーク値は５３４Ａに抑えられる。これによって、過渡的な大きな電流の発生を抑止することができる。
【００７５】
なお、上述した位相差制御部１０１は、ハードウェア構成ではなくソフトウェア構成とすることが好ましい。利得制御部１２２を含むＰＩ制御部１２１、非線形補正部１２３、及び出力制限部１２４は、ソフトウェア構成とすることが好ましい。この際、利得制御部１２２は、図９に示した補正テーブルを用い、非線形補正部１２３は、図１２に示した補正テーブルを用いることが好ましい。また、出力制限部１２４の所定値ΔＤは、ソフトウェア構成であるので、容易に設定変更することができる。
【００７６】
また、上述した利得制御部１２２、非線形補正部１２３、出力制限部１２４は、それぞれ１以上組み合わせた実施の形態であってもよい。例えば、利得制御部１２２のみを備えた昇圧器であってもよいし、利得制御部１２２及び非線形補正部１２３のみを備えた昇圧器であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  ハイブリッド油圧ショベル
２  車両本体
３  作業機
４  下部走行体
４ａ  走行装置
４ｂ  履帯
５  上部旋回体
６  運転室
７  燃料タンク
８  作動油タンク
９  エンジン室
１０  カウンタウェイト
１１  ブーム
１２  アーム
１３  バケット
１４  ブーム用油圧シリンダ
１５  アーム用油圧シリンダ
１６  バケット用油圧シリンダ
１７  エンジン
１８ａ  斜板
１８  油圧ポンプ
１９  発電電動機
２０  駆動軸
２１  第１インバータ
２２  第２インバータ
２３  旋回モータ
２４  スイングマシナリ
２５  キャパシタ
２５ａ  正極端子
２５ｂ  負極端子
２６  昇圧器
２７  コンタクタ
２８  キャパシタ電圧センサ
３０  モニタ装置
３１  キースイッチ
３２  操作レバー
３３  操作弁
３４  右走行用油圧モータ
３５  左走行用油圧モータ
４０  燃料噴射装置
４１  回転センサ
５２  電流計
５３  昇圧器電圧検出センサ
５４，５５  回転センサ
６０  正極ライン
６１  負極ライン
６２  低圧側インバータ
６３  高圧側インバータ
６４  トランス
６５  低圧側コイル
６６  高圧側コイル
６７，６８  キャパシタ
７５〜７８，８５〜８８  ダイオード
９１，９３  正極ライン
９２  負極ライン
１００  処理部
１０１  位相差制御部
１０２  スイッチングパターン生成部
１２０  差分器
１２１  ＰＩ制御部
１２２  利得制御部
１２３  非線形補正部
１２４  出力制限部
Ｃ１  コントローラ
Ｃ２  ハイブリッドコントローラ
Ｃ２１  昇圧器制御部
Ｄ，Ｄ１  位相差
Ｄ１１，Ｄ１２  入力位相差
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ  制御位相差
Ｋｉ  積分利得
Ｋｐ  比例利得
Ｌ１，Ｌ２  入出力特性
Ｌ１１，Ｌ１２  補正特性
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１０，Ｐｏ  昇圧器出力
Ｐｏ   昇圧器出力
ＳＰＬ，ＳＰＨ  スイッチングパターン
Ｖ１，Ｖｃｍ  キャパシタ電圧
ｖ１，ｖ２，Ｖｏ，Ｖｓｍ  出力電圧
Ｖｃｏｍ  出力電圧指令値
ΔＤ  所定値
ΔＶ  差分値
【図１】
2017018550.tif 000003
【図２】
2017018550.tif 000004
【図３】
2017018550.tif 000005
【図４】
2017018550.tif 000006
【図５】
2017018550.tif 000007
【図６】
2017018550.tif 000008
【図７】
2017018550.tif 000009
【図８】
2017018550.tif 000010
【図９】
2017018550.tif 000011
【図１０】
2017018550.tif 000012
【図１１】
2017018550.tif 000013
【図１２】
2017018550.tif 000014
【図１３】
2017018550.tif 000015
【図１４】
2017018550.tif 000016
【国際調査報告】
2017018550.tif 000017
2017018550.tif 000018