(57)【要約】  変換装置は、電圧変換が可能な変換部と、変換部を流れる相電流を検出するセンサとを有する相を複数有し、当該複数相が並列に接続された変換モジュールと、所定のデューティ比に基づく制御信号によって変換部を制御する制御部とを備える。制御部は、複数相に共通の基本デューティ比を決定する第１決定部と、変換部毎に、正の値と負の値を少なくとも１つずつ含み基本デューティ比を補正する補正デューティ比を決定する第２決定部と、基本デューティ比及び補正デューティ比に基づく制御信号を生成する生成部とを有する。第２決定部は、複数の変換部を流れる相電流の差分に基づき、補正デューティ比を決定する。基本デューティ比は補正デューティ比の絶対値以上である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサと、を有する相を複数有し、当該複数の相が電気的に並列に接続された変換モジュールと、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって複数の前記変換部をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記変換モジュールの入力又は出力が目標電圧又は目標電流となる、前記複数の相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定する第１決定部と、
複数の前記変換部毎に、正の値と負の値を少なくとも１つずつ含み前記基本デューティ比を補正する補正デューティ比をそれぞれ決定する第２決定部と、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する生成部と、を有し、
前記第２決定部は、複数の前記変換部をそれぞれ流れる複数の相電流の差分に基づき、前記補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比は、前記補正デューティ比の絶対値以上である、変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の変換装置であって、
複数の前記変換部に対する個別の前記補正デューティ比の総和の絶対値は、所定値以下である、変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の変換装置であって、
複数の前記変換部に対する個別の前記補正デューティ比の総和は０である、変換装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の変換装置であって、
前記第２決定部は、絶対値が前記基本デューティ比より小さい上限値又は下限値以内の前記補正デューティ比を決定する、変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記複数の相に含まれる前記センサの全てが正常に出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最大値以上の値である、変換装置。
【請求項６】
請求項４に記載の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記複数の相に含まれる前記センサの一部が異常であるときに出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最小値以下の値である、変換装置。
【請求項７】
請求項４に記載の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記複数の相に含まれる前記センサの全てが正常に出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最大値以上、かつ、前記複数の相に含まれる前記センサの一部が異常であるときに出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最小値以下の値である、変換装置。
【請求項８】
請求項７に記載の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記最小値よりも前記最大値に近い値である、変換装置。
【請求項９】
電源が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサと、を有する相を２つ有し、当該２つの相が電気的に並列に接続された変換モジュールと、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって２つの前記変換部をそれぞれ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記変換モジュールの出力が目標電圧又は目標電流となる、前記複数の相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定する第１決定部と、
２つの前記変換部毎に、正の値と負の値を少なくとも１つずつ含み前記基本デューティ比を補正する補正デューティ比をそれぞれ決定する第２決定部と、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する生成部と、を有し、
前記第２決定部は、２つの前記変換部をそれぞれ流れる複数の相電流の差分に基づき、前記補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比は、前記補正デューティ比の絶対値以上である、変換装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の変換装置を有する、機器。
【請求項１１】
電源が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサと、を有する相を複数有し、当該複数の相が電気的に並列に接続された変換モジュールと、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって複数の前記変換部をそれぞれ制御する制御部と、を備えた変換装置の制御方法であって、
前記変換モジュールの出力が目標電圧又は目標電流となる、前記複数の相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定し、
複数の前記変換部をそれぞれ流れる複数の相電流の差分に基づき、複数の前記変換部に対して、正の値と負の値を少なくとも１つずつ含みかつ絶対値が前記基本デューティ比以下である、個別の補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する、制御方法。
【請求項１２】
電源が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサと、を有する相を２つ有し、当該２つの相が電気的に並列に接続された変換モジュールと、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって２つの前記変換部をそれぞれ制御する制御部と、を備えた変換装置の制御方法であって、
前記変換モジュールの出力が目標電圧又は目標電流となる、前記２つの相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定し、
２つの前記変換部をそれぞれ流れる２つの相電流の差分に基づき、２つの前記変換部に対して、正の値と負の値を含みかつ絶対値が前記基本デューティ比以下である、個別の補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変換装置、機器及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電圧変換を行うコンバータにおける並列接続された電力用半導体モジュールの負荷分布をバランスするための方法及び装置が記載されており、各モジュールのスイッチのターンオン及びターンオフ時間は、スイッチング中に全てのモジュールに均一な電流負荷が得られるようにセットされる。具体的には、各モジュールの実際の電流値を実際の負荷値として測定し、測定された実際の電流の平均値を各モジュールに対する所望の電流値として設定し、各モジュールの所望の電流値と実際の電流値との差に基づき、各スイッチへのゲート信号のレベルを増減する。当該特許文献１に記載の技術は、特許文献２にも特許文献３にも特許文献４にも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開平０７−２２１６１９号公報
【特許文献２】米国特許第６７９５００９号明細書
【特許文献３】米国特許第８５９８８５３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１４／００５５１１４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、各モジュールの実際の電流値とこれら実際の電流の平均値との差分に基づきゲート信号のレベルが増減されるため、上記差分の値が大きくゲート信号のレベルが０になってしまうと、並列接続された電力用半導体モジュールから構成されるコンバータは、本来の機能である電圧変換を効率的に行えなくなってしまう。【０００５】
本発明の目的は、本来の機能である電圧変換の効率に影響を与えずに、複数の相間の相電流の偏流を低減可能な変換装置、機器及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の態様を提供するものである。
第１態様は、
電源（例えば、後述の実施形態でのバッテリ１０５）が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサ（例えば、後述の実施形態での相電流センサ１１５１，１１５２）と、を有する相を複数有し、当該複数の相が電気的に並列に接続された変換モジュール（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１１１）と、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって複数の前記変換部をそれぞれ制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１３，２１３）と、を備え、
前記制御部は、
前記変換モジュールの入力又は出力が目標電圧又は目標電流となる、前記複数の相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定する第１決定部（例えば、後述の実施形態での基本制御部１２１，２２１）と、
複数の前記変換部毎に、正の値と負の値を少なくとも１つずつ含み前記基本デューティ比を補正する補正デューティ比をそれぞれ決定する第２決定部（例えば、後述の実施形態での均等化制御部１２５，２２５、上限値制限部２２７）と、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する生成部（例えば、後述の実施形態での制御信号生成部１２７，２２９）と、を有し、
前記第２決定部は、複数の前記変換部をそれぞれ流れる複数の相電流の差分に基づき、前記補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比は、前記補正デューティ比の絶対値以上である、変換装置である。【０００７】
第２態様は、
第１態様の変換装置であって、
複数の前記変換部に対する個別の前記補正デューティ比の総和の絶対値は、所定値以下である。【０００８】
第３態様は、
第２態様の変換装置であって、
複数の前記変換部に対する個別の前記補正デューティ比の総和は０である。【０００９】
第４態様は、
第１〜第３態様のいずれかの変換装置であって、
前記第２決定部は、絶対値が前記基本デューティ比より小さい上限値又は下限値以内の前記補正デューティ比を決定する。【００１０】
第５態様は、
第４態様の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記複数の相に含まれる前記センサの全てが正常に出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最大値以上の値である。【００１１】
第６態様は、
第４態様の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記複数の相に含まれる前記センサの一部が異常であるときに出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最小値以下の値である。【００１２】
第７態様は、
第４態様の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記複数の相に含まれる前記センサの全てが正常に出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最大値以上、かつ、前記複数の相に含まれる前記センサの一部が異常であるときに出力し得る電流値の差分から決定される前記補正デューティ比の最小値以下の値である。【００１３】
第８態様は、
第７態様の変換装置であって、
前記上限値又は前記下限値の絶対値は、前記最小値よりも前記最大値に近い値である。【００１４】
第９態様は、
電源（例えば、後述の実施形態でのバッテリ１０５）が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサ（例えば、後述の実施形態での相電流センサ１１５１，１１５２）と、を有する相を２つ有し、当該２つの相が電気的に並列に接続された変換モジュール（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１１１）と、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって２つの前記変換部をそれぞれ制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１３，２１３）と、を備え、
前記制御部は、
前記変換モジュールの出力が目標電圧又は目標電流となる、前記複数の相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定する第１決定部（例えば、後述の実施形態での基本制御部１２１，２２１）と、
２つの前記変換部毎に、正の値と負の値を少なくとも１つずつ含み前記基本デューティ比を補正する補正デューティ比をそれぞれ決定する第２決定部（例えば、後述の実施形態での均等化制御部１２５，２２５、上限値制限部２２７）と、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する生成部（例えば、後述の実施形態での制御信号生成部１２７，２２９）と、を有し、
前記第２決定部は、２つの前記変換部をそれぞれ流れる複数の相電流の差分に基づき、前記補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比は、前記補正デューティ比の絶対値以上である、変換装置である。【００１５】
第１０態様は、
第１〜第９態様のいずれかの変換装置を有する、機器である。【００１６】
第１１態様は、
電源（例えば、後述の実施形態でのバッテリ１０５）が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサ（例えば、後述の実施形態での相電流センサ１１５１，１１５２）と、を有する相を複数有し、当該複数の相が電気的に並列に接続された変換モジュール（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１１１）と、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって複数の前記変換部をそれぞれ制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１３，２１３）と、を備えた変換装置の制御方法であって、
前記変換モジュールの出力が目標電圧又は目標電流となる、前記複数の相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定し、
複数の前記変換部をそれぞれ流れる複数の相電流の差分に基づき、複数の前記変換部に対して、正の値と負の値を少なくとも１つずつ含みかつ絶対値が前記基本デューティ比以下である、個別の補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する、制御方法である。【００１７】
第１２態様は、
電源（例えば、後述の実施形態でのバッテリ１０５）が放電する電力又は前記電源に充電する電力の電圧変換が可能な変換部と、前記変換部を流れる相電流の電流値を検出するセンサ（例えば、後述の実施形態での相電流センサ１１５１，１１５２）と、を有する相を２つ有し、当該２つの相が電気的に並列に接続された変換モジュール（例えば、後述の実施形態でのＶＣＵ１１１）と、
所定のデューティ比に基づき生成した制御信号によって２つの前記変換部をそれぞれ制御する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１３，２１３）と、を備えた変換装置の制御方法であって、
前記変換モジュールの出力が目標電圧又は目標電流となる、前記２つの相の全てに対する共通の基本デューティ比を決定し、
２つの前記変換部をそれぞれ流れる２つの相電流の差分に基づき、２つの前記変換部に対して、正の値と負の値を含みかつ絶対値が前記基本デューティ比以下である、個別の補正デューティ比を決定し、
前記基本デューティ比及び前記補正デューティ比に基づく前記制御信号を生成する、制御方法である。
【発明の効果】
【００１８】
第１態様、第１０態様及び第１１態様によれば、複数の相間の相電流の均衡をとるための補正デューティ比は正の値と負の値を少なくとも１つずつ含むため、当該複数の相を含む変換モジュール全体をひとつの単位でみると、各相の補正デューティ比は打ち消し合う。このため、電圧変換のための基本デューティ比に基づく制御への補正デューティ比による影響を抑えた状態で、複数の相間の相電流の偏流を低減できる。すなわち、補正デューティ比が変換モジュールの本来の機能である電圧変換の効率に影響を与えずに、複数の相間の相電流の偏流を低減できる。【００１９】
第２態様によれば、補正デューティ比の総和の絶対値は、所定値以下であるため、変換モジュール全体をひとつの単位でみると、各相の補正デューティ比は効果的に打ち消し合う。このため、電圧変換のための基本デューティ比に基づく制御への補正デューティ比による影響を効果的に抑えた状態で、複数の相間の相電流の偏流を低減できる。【００２０】
第３態様によれば、補正デューティ比の総和が０であるため、変換モジュール全体をひとつの単位でみると、各相の補正デューティ比はより効果的に打ち消し合う。このため、電圧変換のための基本デューティ比に基づく制御への補正デューティ比による影響をより効果的に抑えた状態で、複数の相間の相電流の偏流を低減できる。【００２１】
第４態様によれば、第２決定部によって決定される補正デューティ比の絶対値は、基本デューティ比より小さい上限値又は下限値以内であるため、電流センサの検出値に含まれる誤差等に起因する過剰な補正デューティ比による変換モジュールの制御を抑制できる。【００２２】
第５態様によれば、第２決定部は、全てのセンサが正常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比の最大値以上の値を上限として、補正デューティ比の上限値又は下限値の絶対値を決定する。このため、第２決定部が決定した補正デューティ比による変換モジュールの制御は、複数の相間に極度な偏流が生じない範囲で最大限に行われる。【００２３】
第６態様によれば、第２決定部は、一部のセンサが異常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比の最小値以下の値を上限として、補正デューティ比の上限値又は下限値の絶対値を決定する。すなわち、第２決定部が決定する補正デューティ比の上限値は、故障したセンサの検出値が異常値を示す場合に、正常な相電流が当該異常値に追随して過電流とならない最大の値である。第２決定部によって決定される補正デューティ比は当該上限値以下であるため、故障したセンサの検出値が異常値を示す場合であっても、補正デューティ比による変換モジュールの過剰な制御は行われず、正常な相電流は過電流に至らない。【００２４】
第７態様によれば、第２決定部は、全てのセンサが正常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比の最大値以上であり、かつ、一部のセンサが異常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比の最小値以下の値を上限として、補正デューティ比の上限値又は下限値の絶対値を決定する。このため、故障したセンサの検出値が異常値を示す場合であっても、補正デューティ比による変換モジュールの過剰な制御は行われず、全てのセンサが正常であれば、複数の相間に極度な偏流が生じない範囲で変換モジュールの制御が最大限に行われる。【００２５】
第８態様によれば、第２決定部が決定する補正デューティ比の上限値又は下限値の絶対値は、全てのセンサが正常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比の最大値寄りの値であるため、全てのセンサが正常であっても各検出値に含まれる誤差への対策をある程度行いつつ、複数の相間に極度な偏流が生じない範囲での変換モジュールの制御を最大限に実施可能である。【００２６】
第９態様、第１０態様及び第１２態様によれば、２つの相間の相電流の均衡をとるための補正デューティ比は正の値と負の値を含むため、当該２つの相を含む変換モジュール全体をひとつの単位でみると、各相の補正デューティ比は打ち消し合う。このため、電圧変換のための基本デューティ比に基づく制御への補正デューティ比による影響を抑えた状態で、２つの相間の相電流の偏流を低減できる。すなわち、補正デューティ比が変換モジュールの本来の機能である電圧変換の効率に影響を与えずに、２つの相間の相電流の偏流を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る一実施形態の変換装置を搭載した電動車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】バッテリ、一実施形態のＶＣＵ、ＰＤＵ、モータジェネレータ及びＥＣＵの関係を示す電気回路図である。
【図３】図２に示すＶＣＵが有する２つの変換部（相）の各構成要素及び平滑コンデンサの、Ｚ軸方向から見た位置関係を示す図である。
【図４】バッテリ、他の実施形態のＶＣＵ、ＰＤＵ、モータジェネレータ及びＥＣＵの関係を示す電気回路図である。
【図５】図４に示すＶＣＵが有する２つの変換部（相）の各構成要素及び平滑コンデンサの、Ｚ軸方向から見た位置関係を示す図である。
【図６】第１実施形態のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図７】制御信号生成部が生成する２種類の制御信号の経時変化の一例を示す図である。
【図８】ＶＣＵが入力電圧を出力電圧に昇圧する際に各変換部を流れる相電流と偏流量の経時変化の一例を示す図である。
【図９】第２実施形態のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１０】上限値制限部に予め設定される補正デューティ比の上限値の設定幅を示す図である。
【図１１】故障した相電流センサの検出値である異常値に正常な相電流が追随して過電流となる場合の経時変化を示す図である。
【図１２】第３実施形態のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１３】第３実施形態の上限値制限部に設定される、基本デューティ比と補正デューティ比の上限値との関係を示す図である。
【図１４】基本デューティ比が１００％に近づく場合の、（ａ）補正デューティ比が上限値に制限されない場合の制御信号の各デューティ比の経時変化の一例と、（ｂ）第３実施形態において補正デューティ比が上限値に制限される場合の制御信号の各デューティ比の経時変化の一例を示す図である。
【図１５】（Ａ）はＶＣＵ内部を循環する直流成分の循環電流が発生する状態を示す図であり、（Ｂ）は平滑コンデンサに蓄えられたエネルギーがＶＣＵ側に流れる状態を示す図である。
【図１６】基本デューティ比が０％に近づく場合の、（ａ）補正デューティ比が上限値に制限されない場合の制御信号の各デューティ比の経時変化の一例と、（ｂ）第３実施形態において補正デューティ比が上限値に制限される場合の制御信号の各デューティ比の経時変化の一例を示す図である。
【図１７】（Ａ）はＶＣＵ内部を循環する直流成分の循環電流が発生する状態を示す図であり、（Ｂ）は平滑コンデンサに蓄えられたエネルギーがＶＣＵ側に流れる状態を示す図である。
【図１８】第４実施形態のＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。
【図１９】第４実施形態の上限値制限部に設定される、基本デューティ比と補正デューティ比の上限値との関係を示す図である。
【図２０】波形がゼロクロスして不連続となる相電流の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る一実施形態の変換装置を搭載した電動車両の概略構成を示すブロック図である。図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号を示し、細い点線の矢印は検出値等のデータを示す。図１に示す１ＭＯＴ型の電動車両は、モータジェネレータ（MG）１０１と、ＰＤＵ（Power Drive Unit）１０３と、バッテリ（BAT）１０５と、電流センサ１０７と、電圧センサ１０９１，１０９２と、ＶＣＵ（Voltage Control Unit）１１１と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１３とを備える。なお、電流センサ１０７及びＶＣＵ１１１が有する後述の相電流センサは、電流の検出対象である回路と電気的接点（ノード）を有さない、いわゆるホール型の電流センサである。各電流センサは、コア及びホール素子を有し、コアのギャップに発生する入力電流に比例した磁界を磁電変換素子であるホール素子が電圧に変換する。
【００３０】
以下、電動車両が備える各構成要素について説明する。
【００３１】
モータジェネレータ１０１は、バッテリ１０５から供給される電力によって駆動され、電動車両が走行するための動力を発生する。モータジェネレータ１０１で発生したトルクは、変速段又は固定段を含むギヤボックスＧＢ及びデファレンシャル・ギアＤを介して駆動輪Ｗに伝達される。また、モータジェネレータ１０１は、電動車両の減速時には発電機として動作して、電動車両の制動力を出力する。なお、モータジェネレータ１０１を発電機として動作させることで生じた回生電力は、バッテリ１０５に蓄えられる。
【００３２】
ＰＤＵ１０３は、直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ１０１に印加する。また、ＰＤＵ１０３は、モータジェネレータ１０１の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換する。
【００３３】
バッテリ１０５は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等といった複数の蓄電セルを有し、ＶＣＵ１１１を介してモータジェネレータ１０１に高電圧の電力を供給する。なお、バッテリ１０５は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池といった二次電池に限定されない。例えば、蓄電可能容量は少ないものの、短時間に大量の電力を充放電可能なコンデンサやキャパシタをバッテリ１０５として用いても構わない。
【００３４】
電流センサ１０７は、バッテリ１０５の出力電流でもあるＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１を検出する。電圧センサ１０９１は、バッテリ１０５の出力電圧でもあるＶＣＵ１１１の入力電圧Ｖ１を検出する。電圧センサ１０９２は、ＶＣＵ１１１の出力電圧Ｖ２を検出する。
【００３５】
ＶＣＵ１１１は、バッテリ１０５が放電する電力又はバッテリ１０５に充電する電力の電圧変換が可能な変換部を２つ有し、これらを互いに並列に接続し、その出力ノードと入力ノードを共通化した、いわゆる多相コンバータである。ＶＣＵ１１１は、バッテリ１０５の出力電圧を直流のまま昇圧する。また、ＶＣＵ１１１は、電動車両の減速時にモータジェネレータ１０１が発電して直流に変換された電力を降圧する。ＶＣＵ１１１によって降圧された電力は、バッテリ１０５に充電される。
【００３６】
図２は、バッテリ１０５、ＶＣＵ１１１、ＰＤＵ１０３、モータジェネレータ１０１及びＥＣＵ１１３の関係を示す電気回路図である。図２に示すように、ＶＣＵ１１１が有する各変換部は、リアクトルを有し、当該リアクトルのハイサイドとローサイドに、並列接続されたダイオードとスイッチング素子の組をそれぞれ有し、昇圧チョッパ回路を構成する。また、ＶＣＵ１１１は、２つの変換部を流れる相電流ＩＬ１，ＩＬ２の各電流値をそれぞれ検出する相電流センサ１１５１，１１５２を有する。なお、ＶＣＵ１１１の入力側には、２つの変換部と並列に平滑コンデンサＣ１が設けられ、ＶＣＵ１１１の出力側には平滑コンデンサＣ２が設けられる。
【００３７】
ＶＣＵ１１１が有する２つの変換部は電気的に並列に接続されており、各変換部は、ＥＣＵ１１３がハイサイドとローサイドから成る２つのスイッチング素子を所望のタイミングでオンオフ切換制御することによって、電圧変換を行う。変換部におけるスイッチング素子のオンオフ切換動作は、ＥＣＵ１１３が生成したパルス状の所定のデューティ比を有する制御信号（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号）によって制御される。なお、各変換部に対するオンオフ切換制御は、ＥＣＵ１１３からの制御信号によってオンオフ切換位相が１８０度ずれたインターリーブ制御である。
【００３８】
図３は、図２に示したＶＣＵ１１１が有する２つの変換部の各構成要素及び平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の、Ｚ軸方向から見た位置関係を示す図である。以下の説明では、ＶＣＵ１１１が有する変換部と相電流センサの組を「相」と表現する。したがって、本実施形態では、図３に示すように、リアクトルＬ１を含む変換部と相電流センサ１１５１の組を「相１」、リアクトルＬ２を含む変換部と相電流センサ１１５２の組を「相２」と表す。
【００３９】
図３に示すように、本実施形態では、相１及び相２がＸＹ平面上に一列に並んで配置されている。また、相１を構成するリアクトルＬ１の鉄芯と相２を構成するリアクトルＬ２の鉄芯が共用化され、各リアクトルのコイルの鉄芯に対する巻線方向は互いに逆である。このため、リアクトルＬ１とリアクトルＬ２は互いに磁気結合する。また、リアクトルＬ１とリアクトルＬ２とで共用化された鉄芯Ｃｏは、相１及び相２にわたってＸＹ平面上に配置される。ＸＹ平面は、水平面であっても、鉛直面であっても良い。
【００４０】
さらに図３においては、互いに磁気結合したリアクトルに同一の電流を流した場合、それぞれの相に生じる磁束が相殺される点を示している。リアクトルＬ１に流れる電流ＩＬ１は磁束１を、リアクトルＬ２に流れる電流ＩＬ２は磁束２をそれぞれ電磁誘導によって生じさせる。前述したようにリアクトルＬ１の鉄芯とリアクトルＬ２の鉄芯は共用化されているので、磁束１と磁束２は逆向きとなって互いに相殺する。したがって、リアクトルＬ１とリアクトルＬ２における磁気飽和を抑制できる。
【００４１】
各相のリアクトルＬ１，Ｌ２の誘導電流ＩＬ１，ＩＬ２は、ローサイドのスイッチング素子の一端とハイサイドのスイッチング素子の一端を接続したノードにつながるノードＮｏｄｅ２に入力される。ローサイドのスイッチング素子の他端のノードＮｏｄｅ１は、グランド線に接続される。また、各相の出力電流は、ハイサイドのスイッチング素子の他端のノードＮｏｄｅ３より出力される。
【００４２】
なお、図４に示すように、相１，相２を構成する各リアクトルの鉄芯が独立した構成であっても良い。但し、この場合であっても、図５に示すように、相１及び相２がＸＹ平面上に一列に並んで配置される。
【００４３】
ＥＣＵ１１３は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの相のスイッチング素子に供給する制御信号によるオンオフ切換制御、及び、ＰＤＵ１０３の制御を行う。以下、ＥＣＵ１１３によるＶＣＵ１１１の制御について、図６〜図８を参照して詳細に説明する。
【００４４】
図６は、第１実施形態のＥＣＵ１１３の内部構成を示すブロック図である。図６に示すように、第１実施形態のＥＣＵ１１３は、基本制御部１２１と、偏流量算出部１２３と、均等化制御部１２５と、制御信号生成部１２７とを有する。なお、基本制御部１２１は、ＶＣＵ１１１の入力又は出力を目標値とするための制御を司る手段であり、偏流量算出部１２３と均等化制御部１２５は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部を流れる相電流を均等化するための制御を司る手段であり、制御信号生成部１２７は、上記目的が異なる２つの制御の双方に応じたパルス状の制御信号を生成する手段である。
【００４５】
以下、第１実施形態のＥＣＵ１１３が有する各構成要素について説明する。
【００４６】
基本制御部１２１は、電圧センサ１０９１が検出したＶＣＵ１１１の入力電圧Ｖ１、電圧センサ１０９２が検出したＶＣＵ１１１の出力電圧Ｖ２、及び目標電圧値に基づき、入力電圧Ｖ１又は出力電圧Ｖ２が目標電圧値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定する。なお、基本制御部１２１は、電流センサ１０７が検出したＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１及び目標電流値に基づき、入力電流Ｉ１が目標電流値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定しても良い。
【００４７】
偏流量算出部１２３は、相電流センサ１１５１，１１５２がそれぞれ検出したＶＣＵ１１１の各相の相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分（ＩＬ１−ＩＬ２）を算出し、当該差分と均等化目標値との差分を偏流量として算出する。なお、均等化目標値は、一方の相電流をバイアスするといった特別な理由がない限り、０（零）[A]である。したがって、偏流量算出部１２３は、「ＩＬ２−ＩＬ１（＝０−（ＩＬ１−ＩＬ２））」を偏流量として算出する。
【００４８】
均等化制御部１２５は、偏流量算出部１２３が算出した偏流量に基づき、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための、制御信号の基本デューティ比Ｄに加算又は減算する補正デューティ比ΔＤを決定する。すなわち、均等化制御部１２５は、絶対値が等しい正の値の補正デューティ比「＋ΔＤ」及び負の値の補正デューティ比「−ΔＤ」をそれぞれ個別に決定する。
【００４９】
制御信号生成部１２７は、基本制御部１２１が決定した基本デューティ比Ｄ及び均等化制御部１２５が決定した補正デューティ比ΔＤに基づく２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。図７は、制御信号生成部１２７が生成する制御信号Ｓ１，Ｓ２の経時変化の一例を示す図である。図７に示すように、制御信号生成部１２７は、デューティ比が「Ｄ＋ΔＤ」の制御信号Ｓ１と、デューティ比が「Ｄ−ΔＤ」の制御信号Ｓ２とを生成する。図２又は図４に示すように、制御信号生成部１２７によって生成された２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２の一方は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部の一方のスイッチング素子に供給され、他方の制御信号は、他方の変換部のスイッチング素子に供給される。
【００５０】
上記説明した制御信号Ｓ１，Ｓ２によって、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子がオンオフ切換制御されるため、ＶＣＵ１１１は、入力又は出力を目標値とするための制御と、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための制御の２つの制御を反映した電圧変換を行う。その結果、図８に示すように、ＶＣＵ１１１が入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２に昇圧する際に各変換部を流れる相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分として表される偏流量が所定値以下に抑えられる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、２つの相間の相電流の均衡をとるための補正デューティ比は絶対値が等しい正の値（＋ΔＤ）と負の値（−ΔＤ）を含み、これら正の値と負の値の補正デューティ比の総和が０であるため、２つの相を含むＶＣＵ１１１全体をひとつの単位でみると、各相の補正デューティ比ΔＤは効果的に打ち消し合う。このため、電圧変換のための基本デューティ比Ｄに基づく制御への補正デューティ比ΔＤによる影響を抑えた状態で、２つの相間の相電流の偏流を低減できる。すなわち、補正デューティ比ΔＤがＶＣＵ１１１の本来の機能である電圧変換の効率に影響を与えずに、２つの相間の相電流の偏流を低減できる。なお、上記正の値と負の値の補正デューティ比の総和は０に限らず、当該総和の絶対値が所定値以下であっても良い。この場合であっても、各相の補正デューティ比ΔＤは効果的に打ち消し合うため、補正デューティ比ΔＤがＶＣＵ１１１の本来の機能である電圧変換の効率に影響を与えずに、２つの相間の相電流の偏流を低減できる。
【００５２】
（第２実施形態）
第２実施形態の電動車両が第１実施形態の電動車両と異なる点は、ＥＣＵの内部構成であり、この点以外は第１実施形態と同様である。このため、ＥＣＵ以外の第１実施形態と同一又は同等部分についての説明は簡略化又は省略する。
【００５３】
図９は、第２実施形態のＥＣＵ２１３の内部構成を示すブロック図である。図９において、第１実施形態の図６と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。図９に示すように、第２実施形態のＥＣＵ２１３は、基本制御部２２１と、偏流量算出部２２３と、均等化制御部２２５と、上限値制限部２２７と、制御信号生成部２２９とを有する。なお、基本制御部２２１は、ＶＣＵ１１１の入力又は出力を目標値とするための制御を司る手段であり、偏流量算出部２２３と均等化制御部２２５と上限値制限部２２７は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部を流れる相電流を均等化するための制御を司る手段であり、制御信号生成部２２９は、上記目的が異なる２つの制御の双方に応じたパルス状の制御信号を生成する手段である。
【００５４】
以下、第２実施形態のＥＣＵ２１３が有する各構成要素について説明する。
【００５５】
基本制御部２２１は、電圧センサ１０９１が検出したＶＣＵ１１１の入力電圧Ｖ１、電圧センサ１０９２が検出したＶＣＵ１１１の出力電圧Ｖ２、及び目標電圧値に基づき、入力電圧Ｖ１又は出力電圧Ｖ２が目標電圧値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定する。なお、基本制御部２２１は、電流センサ１０７が検出したＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１及び目標電流値に基づき、入力電流Ｉ１が目標電流値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定しても良い。
【００５６】
偏流量算出部２２３は、相電流センサ１１５１，１１５２がそれぞれ検出したＶＣＵ１１１の各相の相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分（ＩＬ１−ＩＬ２）を算出し、当該差分と均等化目標値との差分を偏流量として算出する。なお、均等化目標値は、一方の相電流をバイアスするといった特別な理由がない限り、０（零）[A]である。したがって、偏流量算出部２２３は、「ＩＬ２−ＩＬ１（＝０−（ＩＬ１−ＩＬ２））」を偏流量として算出する。
【００５７】
均等化制御部２２５は、偏流量算出部２２３が算出した偏流量に基づき、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための、制御信号の基本デューティ比Ｄに加算又は減算する補正デューティ比ΔＤを決定する。すなわち、均等化制御部２２５は、絶対値が等しい正の値の補正デューティ比「＋ΔＤ」及び負の値の補正デューティ比「−ΔＤ」をそれぞれ個別に決定する。
【００５８】
上限値制限部２２７は、均等化制御部２２５が決定した補正デューティ比ΔＤの絶対値（｜ΔＤ｜）が、予め基本デューティ比Ｄより小さな値に設定された上限値ΔＤｌｉｍを超える値であれば、当該上限値ΔＤｌｉｍを上限処理後の補正デューティ比ΔＤ’として出力し、当該絶対値｜ΔＤ｜が上限値ΔＤｌｉｍ以下であれば、均等化制御部２２５が決定した補正デューティ比ΔＤをそのまま補正デューティ比ΔＤ’として出力する。
【００５９】
上限値制限部２２７に予め設定される補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、ＶＣＵ１１１が正常動作時に均等化制御部２２５が決定する補正デューティ比ΔＤの最大値ΔＤｔｈａ以上、かつ、ＶＣＵ１１１が有する相電流センサの少なくとも１つが異常であるときに均等化制御部２２５が決定する補正デューティ比ΔＤの最小値ΔＤｔｈｂ以下の値である。すなわち、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、図１０に示す上限値設定幅内の所定値に設定される。なお、当該所定値は、上記最小値ΔＤｔｈｂよりも上記最大値ΔＤｔｈａに近い値である。
【００６０】
制御信号生成部２２９は、基本制御部２２１が決定した基本デューティ比Ｄ及び上限値制限部２２７が出力した補正デューティ比ΔＤ’に基づく２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２、すなわち、デューティ比が「Ｄ＋ΔＤ’」の制御信号Ｓ１と、デューティ比が「Ｄ−ΔＤ’」の制御信号Ｓ２とを生成する。図２又は図４に示すように、制御信号生成部２２９によって生成された２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２の一方は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部の一方のスイッチング素子に供給され、他方の制御信号は、他方の変換部のスイッチング素子に供給される。
【００６１】
上記説明した制御信号Ｓ１，Ｓ２によって、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子がオンオフ切換制御されるため、ＶＣＵ１１１は、入力又は出力を目標値とするための制御と、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための制御の２つの制御を反映した電圧変換を行う。その結果、ＶＣＵ１１１が入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２に昇圧する際に各変換部を流れる相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分として表される偏流量が所定値以下に抑えられる。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＶＣＵ１１１が有する相電流センサの少なくとも１つが異常であっても、制御信号生成部２２９が生成する制御信号Ｓ１，Ｓ２のデューティ比に含まれる補正デューティ比ΔＤ’の絶対値は、基本デューティ比Ｄより小さい上限値以下であるため、故障した相電流センサの検出値に含まれる誤差等に起因する過剰な補正デューティ比ΔＤによるＶＣＵ１１１の制御を抑制できる。
【００６３】
また、上限値制限部２２７に予め設定される補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、ＶＣＵ１１１が有する全ての相電流センサが正常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比ΔＤの最大値ΔＤｔｈａ以上である。このため、全ての相電流センサが正常であれば、複数の相間に極度な偏流が生じない範囲でＶＣＵ１１１の制御が最大限に行われる。また、上記上限値ΔＤｌｉｍは、ＶＣＵ１１１が有する一部の相電流センサが異常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比ΔＤの最小値ΔＤｔｈｂ以下の値である。すなわち、当該最小値ΔＤｔｈｂは、故障した相電流センサの検出値が異常値を示す場合に、正常な相電流が当該異常値に追随して過電流とならない最大の値である。このため、故障した相電流センサの検出値が異常値を示す場合であっても、補正デューティ比ΔＤによるＶＣＵ１１１の過剰な制御は行われず、正常な相電流は過電流に至らない。
【００６４】
なお、ＶＣＵ１１１が有する一部の相電流センサが異常であるため、制御信号生成部２２９が、上記最小値ΔＤｔｈｂよりも大きな値の補正デューティ比ΔＤを決定し、この補正デューティ比ΔＤと基本デューティ比Ｄに基づく、デューティ比が「Ｄ＋ΔＤ」の制御信号Ｓ１及び「Ｄ−ΔＤ」の制御信号Ｓ２によってＶＣＵ１１１の各変換部がオンオフ切換制御される場合には、図１１に示すように、故障した相電流センサの検出値である異常値に正常な相電流が追随して過電流となる。
【００６５】
また、上記上限値ΔＤｌｉｍは、全ての相電流センサが正常な状態で生じ得る各相の偏流を低減するために決定される補正デューティ比ΔＤの最大値ΔＤｔｈａ寄りの値であるため、全ての相電流センサが正常であっても各検出値に含まれる誤差への対策をある程度行いつつ、複数の相間に極度な偏流が生じない範囲でのＶＣＵ１１１の制御を最大限に実施可能である。
【００６６】
（第３実施形態）
第３実施形態の電動車両が第１実施形態の電動車両と異なる点は、ＥＣＵの内部構成であり、この点以外は第１実施形態と同様である。このため、ＥＣＵ以外の第１実施形態と同一又は同等部分についての説明は簡略化又は省略する。
【００６７】
図１２は、第３実施形態のＥＣＵ３１３の内部構成を示すブロック図である。図１２において、第１実施形態の図６と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。図１２に示すように、第３実施形態のＥＣＵ３１３は、基本制御部３２１と、偏流量算出部３２３と、均等化制御部３２５と、上限値制限部３２７と、制御信号生成部３２９とを有する。なお、基本制御部３２１は、ＶＣＵ１１１の入力又は出力を目標値とするための制御を司る手段であり、偏流量算出部３２３と均等化制御部３２５と上限値制限部３２７は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部を流れる相電流を均等化するための制御を司る手段であり、制御信号生成部３２９は、上記目的が異なる２つの制御の双方に応じたパルス状の制御信号を生成する手段である。
【００６８】
以下、第３実施形態のＥＣＵ３１３が有する各構成要素について説明する。
【００６９】
基本制御部３２１は、電圧センサ１０９１が検出したＶＣＵ１１１の入力電圧Ｖ１、電圧センサ１０９２が検出したＶＣＵ１１１の出力電圧Ｖ２、及び目標電圧値に基づき、入力電圧Ｖ１又は出力電圧Ｖ２が目標電圧値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定する。なお、基本制御部３２１は、電流センサ１０７が検出したＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１及び目標電流値に基づき、入力電流Ｉ１が目標電流値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定しても良い。
【００７０】
偏流量算出部３２３は、相電流センサ１１５１，１１５２がそれぞれ検出したＶＣＵ１１１の各相の相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分（ＩＬ１−ＩＬ２）を算出し、当該差分と均等化目標値との差分を偏流量として算出する。なお、均等化目標値は、一方の相電流をバイアスするといった特別な理由がない限り、０（零）[A]である。したがって、偏流量算出部３２３は、「ＩＬ２−ＩＬ１（＝０−（ＩＬ１−ＩＬ２））」を偏流量として算出する。
【００７１】
均等化制御部３２５は、偏流量算出部３２３が算出した偏流量に基づき、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための、制御信号の基本デューティ比Ｄに加算又は減算する補正デューティ比ΔＤを決定する。すなわち、均等化制御部３２５は、絶対値が等しい正の値の補正デューティ比「＋ΔＤ」及び負の値の補正デューティ比「−ΔＤ」をそれぞれ個別に決定する。
【００７２】
上限値制限部３２７は、均等化制御部３２５が決定した補正デューティ比ΔＤの絶対値（｜ΔＤ｜）が、予め基本デューティ比Ｄより小さな値に設定された上限値ΔＤｌｉｍを超える値であれば、当該上限値ΔＤｌｉｍを上限処理後の補正デューティ比ΔＤ’として出力し、当該絶対値｜ΔＤ｜が上限値ΔＤｌｉｍ以下であれば、均等化制御部３２５が決定した補正デューティ比ΔＤをそのまま補正デューティ比ΔＤ’として出力する。
【００７３】
上限値制限部３２７に予め設定される補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、基本制御部３２１が決定した基本デューティ比Ｄに基づき設定されている。図１３は、第３実施形態の上限値制限部３２７に設定される、基本デューティ比Ｄと補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍとの関係を示す図である。なお、図１３では、基本デューティ比Ｄの値として、０＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４＜１００の関係を有する。基本デューティ比Ｄが０％であるとＶＣＵ１１１を構成する変換部の少なくとも１つは停止状態となり、基本デューティ比Ｄが１００％であるとＶＣＵ１１１を構成する変換部の少なくとも１つは直結状態となる。
【００７４】
補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、補正デューティ比ΔＤによってＶＣＵ１１１における２つの変換部の一方のデューティ比が０％（停止状態）又は１００％（直結状態）とならない最大値である。図１３に示すように、本実施形態における補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、基本デューティ比Ｄが０〜Ｄ１（％）の範囲及びＤ４〜１００（％）の範囲では０％に設定され、基本デューティ比ＤがＤ１〜Ｄ２（％）の範囲では基本デューティ比Ｄが小さいほど０％に近い値に設定され、基本デューティ比ＤがＤ３〜Ｄ４（％）の範囲では基本デューティ比Ｄが大きいほど０％に近い値に設定され、基本デューティ比ＤがＤ２〜Ｄ３（％）の範囲では予め設定された基本デューティ比Ｄより小さな値に設定される。なお、基本デューティ比ＤがＤ２〜Ｄ３（％）の範囲で設定される補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、第２実施形態でも説明した図１０に示した上限値設定幅内の所定値であり、ＶＣＵ１１１が正常動作時に均等化制御部３２５が決定する補正デューティ比ΔＤの最大値ΔＤｔｈａ以上、かつ、ＶＣＵ１１１が有する相電流センサの少なくとも１つが異常であるときに均等化制御部３２５が決定する補正デューティ比ΔＤの最小値ΔＤｔｈｂ以下の値である。なお、当該所定値は、上記最小値ΔＤｔｈｂよりも上記最大値ΔＤｔｈａに近い値である。
【００７５】
制御信号生成部３２９は、基本制御部３２１が決定した基本デューティ比Ｄ及び上限値制限部３２７が出力した補正デューティ比ΔＤ’に基づく２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２、すなわち、デューティ比が「Ｄ＋ΔＤ’」の制御信号Ｓ１と、デューティ比が「Ｄ−ΔＤ’」の制御信号Ｓ２とを生成する。制御信号生成部３２９によって生成された２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２の一方は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部の一方のスイッチング素子に供給され、他方の制御信号は、他方の変換部のスイッチング素子に供給される。
【００７６】
図１４は、基本デューティ比Ｄが１００％に近づく場合の、（ａ）補正デューティ比ΔＤの絶対値が上限値ΔＤｌｉｍに制限されない場合の制御信号Ｓ１，Ｓ２の各デューティ比の経時変化の一例と、（ｂ）第３実施形態において補正デューティ比ΔＤの絶対値が上限値ΔＤｌｉｍに制限される場合の制御信号Ｓ１，Ｓ２の各デューティ比の経時変化の一例を示す図である。図１４の（ａ）では基本デューティ比Ｄが１００％に近づいても補正デューティ比ΔＤは変わらないため、当該補正デューティ比ΔＤのために制御信号Ｓ１のデューティ比「Ｄ＋ΔＤ」が真っ先に１００％に到達する。制御信号Ｓ１のデューティ比「Ｄ＋ΔＤ」が１００％に到達した状態では、制御信号Ｓ１が供給される変換部は直結状態となる。ＶＣＵ１１１を構成する一方の変換部が直結状態になると、もう一方の変換部のリアクトルＬ２の放電期間には、図１５（Ａ）に示すように、ＶＣＵ１１１内部を循環する直流成分の循環電流が発生し、平滑コンデンサＣ２に貯めるエネルギーのほとんどが直結状態の変換部側に流れてしまう。また、リアクトルＬ２の充電期間には、図１５（Ｂ）に示すように、平滑コンデンサＣ２に蓄えられたエネルギーがＶＣＵ１１１側に流れてしまう。このように、ＶＣＵ１１１における一方の変換部が直結状態になるとエネルギーが効率的に利用されず、この状態のままもう一方の変換部が電圧変換を続けると、基本制御部３２１による制御のために相電流が過電流に至る虞がある。
【００７７】
これに対し、本実施形態における補正デューティ比の絶対値の上限値ΔＤｌｉｍを適用すると、図１４の（ｂ）に示すように、制御信号Ｓ１，Ｓ２の各デューティ比は同時に１００％に到達し、そのタイミングは（ａ）で制御信号Ｓ１のデューティ比「Ｄ＋ΔＤ」が１００％に到達するタイミングよりも遅い。
【００７８】
基本デューティ比Ｄが０％に近づく場合も上記説明を適用できる。図１６は、基本デューティ比Ｄが０％に近づく場合の、（ａ）補正デューティ比ΔＤの絶対値が上限値ΔＤｌｉｍに制限されない場合の制御信号Ｓ１，Ｓ２の各デューティ比の経時変化の一例と、（ｂ）第３実施形態において補正デューティ比ΔＤの絶対値が上限値ΔＤｌｉｍに制限される場合の制御信号Ｓ１，Ｓ２の各デューティ比の経時変化の一例を示す図である。図１６の（ａ）では基本デューティ比Ｄが０％に近づいても補正デューティ比ΔＤは変わらないため、当該補正デューティ比ΔＤのために制御信号Ｓ２のデューティ比「Ｄ−ΔＤ」が真っ先に０％に到達する。制御信号Ｓ２のデューティ比「Ｄ−ΔＤ」が０％に到達した状態では、制御信号Ｓ２が供給される変換部は停止状態となる。ＶＣＵ１１１を構成する一方の変換部が停止状態になると、もう一方の変換部のリアクトルＬ１の放電期間には、図１７（Ａ）に示すように、ＶＣＵ１１１内部を循環する直流成分の循環電流が発生し、平滑コンデンサＣ２に貯めるエネルギーのほとんどが停止状態の変換部側に流れてしまう。また、リアクトルＬ１の充電期間には、図１７（Ｂ）に示すように、平滑コンデンサＣ２に蓄えられたエネルギーがＶＣＵ１１１側に流れてしまう。このように、ＶＣＵ１１１における一方の変換部が停止状態になるとエネルギーが効率的に利用されず、この状態のままもう一方の変換部が電圧変換を続けると、基本制御部３２１による制御のために相電流が過電流に至る虞がある。
【００７９】
これに対し、本実施形態における補正デューティ比の絶対値の上限値ΔＤｌｉｍを適用すると、図１６の（ｂ）に示すように、制御信号Ｓ１，Ｓ２の各デューティ比は同時に０％に到達し、そのタイミングは（ａ）で制御信号Ｓ２のデューティ比「Ｄ−ΔＤ」が０％に到達するタイミングよりも遅い。
【００８０】
上記説明した制御信号Ｓ１，Ｓ２によって、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子がオンオフ切換制御されるため、ＶＣＵ１１１は、入力又は出力を目標値とするための制御と、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための制御の２つの制御を反映した電圧変換を行う。その結果、ＶＣＵ１１１が入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２に昇圧する際に各変換部を流れる相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分として表される偏流量が所定値以下に抑えられる。
【００８１】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＶＣＵ１１１の２つの変換部をそれぞれ制御する制御信号Ｓ１，Ｓ２は基本デューティ比Ｄ及び補正デューティ比ΔＤ’に基づき生成されるとともに、２つの相電流の均衡をとるための補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍが、基本デューティ比Ｄに基づいて設定される。この上限値ΔＤｌｉｍの設定によって、いずれか一方の変換部が停止状態又は直結状態にならないよう、補正デューティ比ΔＤ’は基本デューティ比Ｄに対し適量に抑えられるため、ＶＣＵ１１１の制御を安定化できる。すなわち、上限値ΔＤｌｉｍ以下の補正デューティ比ΔＤ’がＶＣＵ１１１の本来の機能である電圧変換の安定性に影響を与えずに、２つの相電流間の偏流を低減できる。
【００８２】
また、均等化制御部３２５が決定した補正デューティ比ΔＤによって２つの変換部の一方のデューティ比が１００％（直結状態）又は０％（停止状態）になるおそれがあるならば、制御信号Ｓ１，Ｓ２は基本デューティ比Ｄのみに基づき生成される。すなわち、基本デューティ比Ｄが０％若しくは０％近傍又は１００％若しくは１００％近傍では、補正デューティ比の上限値ΔＤｌｉｍが０に設定されるため、補正デューティ比によって２つの変換部の一方だけが停止状態又は直結状態になることを防止できる。
【００８３】
また、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、基本デューティ比ＤがＤ１〜Ｄ２（％）の範囲では、基本デューティ比Ｄが０％近傍である値Ｄ１に近いほど０に近い値に設定され、基本デューティ比ＤがＤ３〜Ｄ４（％）の範囲では、基本デューティ比Ｄが１００％近傍である値Ｄ４に近いほど０に近い値に設定されるため、２つの相間の相電流の均衡をとるための制御を行いつつ、補正デューティ比によって２つの変換部の一方だけが停止状態又は直結状態になることを防止できる。また、基本デューティ比ＤがＤ２〜Ｄ３（％）の範囲では、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍが所定値に設定されるため、２つの相間の相電流の均衡をとるための制御を確実に行うことができる。
【００８４】
（第４実施形態）
第４実施形態の電動車両が第１実施形態の電動車両と異なる点は、ＥＣＵの内部構成であり、この点以外は第１実施形態と同様である。このため、ＥＣＵ以外の第１実施形態と同一又は同等部分についての説明は簡略化又は省略する。
【００８５】
図１８は、第４実施形態のＥＣＵ４１３の内部構成を示すブロック図である。図１８において、第１実施形態の図６と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。図１８に示すように、第４実施形態のＥＣＵ４１３は、基本制御部４２１と、偏流量算出部４２３と、均等化制御部４２５と、上限値制限部４２７と、制御信号生成部４２９とを有する。なお、基本制御部４２１は、ＶＣＵ１１１の入力又は出力を目標値とするための制御を司る手段であり、偏流量算出部４２３と均等化制御部４２５と上限値制限部４２７は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部を流れる相電流を均等化するための制御を司る手段であり、制御信号生成部４２９は、上記目的が異なる２つの制御の双方に応じたパルス状の制御信号を生成する手段である。
【００８６】
以下、第４実施形態のＥＣＵ４１３が有する各構成要素について説明する。
【００８７】
基本制御部４２１は、電圧センサ１０９１が検出したＶＣＵ１１１の入力電圧Ｖ１、電圧センサ１０９２が検出したＶＣＵ１１１の出力電圧Ｖ２、及び目標電圧値に基づき、入力電圧Ｖ１又は出力電圧Ｖ２が目標電圧値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定する。なお、基本制御部４２１は、電流センサ１０７が検出したＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１及び目標電流値に基づき、入力電流Ｉ１が目標電流値となるための、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子に対する制御信号の基本デューティ比Ｄを決定しても良い。
【００８８】
偏流量算出部４２３は、相電流センサ１１５１，１１５２がそれぞれ検出したＶＣＵ１１１の各相の相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分（ＩＬ１−ＩＬ２）を算出し、当該差分と均等化目標値との差分を偏流量として算出する。なお、均等化目標値は、一方の相電流をバイアスするといった特別な理由がない限り、０（零）[A]である。したがって、偏流量算出部４２３は、「ＩＬ２−ＩＬ１（＝０−（ＩＬ１−ＩＬ２））」を偏流量として算出する。
【００８９】
均等化制御部４２５は、偏流量算出部４２３が算出した偏流量に基づき、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための、制御信号の基本デューティ比Ｄに加算又は減算する補正デューティ比ΔＤを決定する。すなわち、均等化制御部４２５は、絶対値が等しい正の値の補正デューティ比「＋ΔＤ」及び負の値の補正デューティ比「−ΔＤ」をそれぞれ個別に決定する。
【００９０】
上限値制限部４２７は、均等化制御部４２５が決定した補正デューティ比ΔＤの絶対値（｜ΔＤ｜）が、予め基本デューティ比Ｄより小さな値に設定された上限値ΔＤｌｉｍを超える値であれば、当該上限値ΔＤｌｉｍを上限処理後の補正デューティ比ΔＤ’として出力し、当該絶対値｜ΔＤ｜が上限値ΔＤｌｉｍ以下であれば、均等化制御部４２５が決定した補正デューティ比ΔＤをそのまま補正デューティ比ΔＤ’として出力する。
【００９１】
上限値制限部４２７に予め設定される補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、相電流センサ１１５１，１１５２がそれぞれ検出したＶＣＵ１１１の各相の相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の和（ＩＬ１＋ＩＬ２）、すなわち、ＶＣＵ１１１を流れる総電流の大きさに基づき設定されている。なお、相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の和（ＩＬ１＋ＩＬ２）は、ＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１に等しい。このため、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、電流センサ１０７が検出した入力電流Ｉ１又はその目標電流の大きさに基づき設定されても良い。また、当該上限値ΔＤｌｉｍは、ＶＣＵ１１１の出力電流又はその目標電流の大きさに基づき設定されても良い。
【００９２】
図１９は、第４実施形態の上限値制限部４２７に設定される、基本デューティ比Ｄと補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍとの関係を示す図である。図１９では、入力電流Ｉ１の値として、０＜Ｉａ＜Ｉｂの関係を有する。補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、補正デューティ比ΔＤによってＶＣＵ１１１における２つの変換部の一方のデューティ比が０％（停止状態）又は１００％（直結状態）とならない最大値である。図１９に示すように、本実施形態における補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、入力電流Ｉ１が０〜Ｉａの範囲では０％に設定され、入力電流Ｉ１がＩａ〜Ｉｂの範囲では入力電流Ｉ１が小さいほど０％に近い値に設定され、入力電流Ｉ１がＩｂ以上の範囲では予め設定された基本デューティ比Ｄより小さな値に設定される。なお、入力電流Ｉ１がＩｂ以上の範囲で設定される補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、第２実施形態でも説明した図１０に示した上限値設定幅内の所定値であり、ＶＣＵ１１１が正常動作時に均等化制御部４２５が決定する補正デューティ比ΔＤの最大値ΔＤｔｈａ以上、かつ、ＶＣＵ１１１が有する相電流センサの少なくとも１つが異常であるときに均等化制御部４２５が決定する補正デューティ比ΔＤの最小値ΔＤｔｈｂ以下の値である。なお、当該所定値は、上記最小値ΔＤｔｈｂよりも上記最大値ΔＤｔｈａに近い値である。
【００９３】
補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍが０％に設定される入力電流Ｉ１の範囲（０〜Ｉａ）は、いわゆる低電流領域である。低電流領域において相電流を均等化するための制御を補正デューティ比ΔＤに基づいて行うと、２つの変換部を流れる相電流の少なくとも一方において、図２０に示すように、電流の波形がゼロクロスするように不連続になる。こういった相電流が流れる変換部は不連続モードとなるため、制御安定性が損なわれる。したがって、本実施形態では、ＶＣＵ１１１を構成する変換部の少なくとも１つが不連続モードになるおそれがある低電流領域では、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍを０％に設定して、基本デューティ比Ｄのみに基づく制御を行う。
【００９４】
図１９に示す、低電流領域における入力電流Ｉ１の最大値である値Ｉａは、ＶＣＵ１１１が有する相電流センサ１１５１，１１５２の検出値に含まれる誤差を考慮しても、基本デューティ比ＤによってＶＣＵ１１１における２つの変換部の一方が停止状態とならない最も小さな値である。例えば、相電流センサ１１５１，１１５２の各検出値に含まれ得る誤差に対応するデューティ比がＤｅであれば、入力電流Ｉ１に含まれ得る誤差に対応するデューティ比は「２Ｄｅ」である。この場合、入力電流Ｉａには、デューティ比２Ｄｅよりも若干大きな値の基本デューティ比でＶＣＵ１１１を制御した際の実際の入力電流Ｉ１が設定される。
【００９５】
制御信号生成部４２９は、基本制御部４２１が決定した基本デューティ比Ｄ及び上限値制限部４２７が出力した補正デューティ比ΔＤ’に基づく２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２、すなわち、デューティ比が「Ｄ＋ΔＤ’」の制御信号Ｓ１と、デューティ比が「Ｄ−ΔＤ’」の制御信号Ｓ２とを生成する。制御信号生成部４２９によって生成された２種類の制御信号Ｓ１，Ｓ２の一方は、ＶＣＵ１１１を構成する２つの変換部の一方のスイッチング素子に供給され、他方の制御信号は、他方の変換部のスイッチング素子に供給される。
【００９６】
上記説明した制御信号Ｓ１，Ｓ２によって、ＶＣＵ１１１を構成する各変換部のスイッチング素子がオンオフ切換制御されるため、ＶＣＵ１１１は、入力又は出力を目標値とするための制御と、相電流ＩＬ１，ＩＬ２を均等化するための制御の２つの制御を反映した電圧変換を行う。その結果、ＶＣＵ１１１が入力電圧Ｖ１を出力電圧Ｖ２に昇圧する際に各変換部を流れる相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の差分として表される偏流量が所定値以下に抑えられる。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態によれば、検出値に誤差を含む相電流センサ１１５１，１１５２を有したＶＣＵ１１１の２つの変換部をそれぞれ制御する制御信号Ｓ１，Ｓ２は基本デューティ比Ｄ及び補正デューティ比ΔＤ’に基づき、２つの相間の相電流の均衡をとるための補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍが、各変換部を流れる相電流ＩＬ１，ＩＬ２の和又はＶＣＵ１１１の入力電流Ｉ１若しくはその目標電流の大きさに基づいて設定される。この上限値ΔＤｌｉｍの設定によって、いずれか一方の変換部が停止状態にならないよう、補正デューティ比ΔＤ’は電流の大きさに対し適量に抑えられるため、循環電流が流れずＶＣＵ１１１の制御を安定化できる。すなわち、上限値ΔＤｌｉｍ以下の補正デューティ比ΔＤ’がＶＣＵ１１１の本来の機能である電圧変換の安定性に影響を与えずに、２つの相電流間の偏流を低減できる。
【００９８】
また、補正デューティ比ΔＤによって２つの変換部の少なくとも１つが不連続モードになるおそれがある低電流領域では、制御信号Ｓ１，Ｓ２は基本デューティ比Ｄのみに基づき生成されるため、ＶＣＵ１１１の制御を安定化できる。すなわち、補正デューティ比が変換モジュールの本来の機能である電圧変換の安定性に影響を与えない。
【００９９】
また、相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の和、又はＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１若しくはその目標電流の大きさが小さいときは、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍが０％に設定されるため、補正デューティ比ΔＤ’によって２つの変換部の一部が不連続モードになることを防止できる。
【０１００】
また、相電流センサ１１５１，１１５２に不可避な誤差があっても、基本デューティ比Ｄに基づく制御によって変換部の少なくとも１つが停止状態とならないため、ＶＣＵ１１１における電圧変換の安定性を担保できる
【０１０１】
また、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍは、低電流領域に近いほど０に近い値に設定されるため、２つの相間の相電流の均衡をとるための制御を行いつつ、補正デューティ比ΔＤ’によって２つの変換部の一部が不連続モードになることも防止できる。
【０１０２】
また、相電流ＩＬ１と相電流ＩＬ２の和、又はＶＣＵ１１１への入力電流Ｉ１若しくはその目標電流の大きさが十分に大きい領域では、補正デューティ比ΔＤの絶対値の上限値ΔＤｌｉｍが上限値設定幅内の所定値に設定されるため、２つの相間の相電流の均衡をとるための制御を確実に行うことができる。
【０１０３】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上述の第１〜第４実施例はそれぞれ独立に説明したが、２つ以上の実施例を組み合わせた電動車両としても良い。
【０１０４】
また、上記説明した電動車両は、１ＭＯＴ型のＥＶ（Electrical Vehicle）であるが、複数のモータジェネレータを搭載したＥＶであっても、少なくとも１つのモータジェネレータと共に内燃機関を搭載したＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle）又はＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle）であっても良い。また、上記実施形態では、本発明に係る変換装置が電動車両に搭載された例について説明したが、輸送を目的としない電気機器に当該変換装置が設けられても良い。当該変換装置は大電流が出力可能な電源に対して好適であり、近年大電流化が著しいコンピュータへの適用が特に好ましい。
【０１０５】
本実施形態のＶＣＵ１１１は、バッテリ１０５の電圧を昇圧する昇圧型の電圧変換器であるが、バッテリ１０５の電圧を降圧する降圧型の電圧変換器、又は双方向に昇降圧が可能な昇降圧型の電圧変換器であっても良い。
【符号の説明】
【０１０６】
１０１  モータジェネレータ
１０３  ＰＤＵ
１１１  ＶＣＵ
１０５  バッテリ
１０７  電流センサ
１１５１，１１５２  相電流センサ
１０９１，１０９２  電圧センサ
１１３，２１３，３１３，４１３  ＥＣＵ
１２１，２２１，３２１，４２１  基本制御部
１２３，２２３，３２３，４２３  偏流量算出部
１２５，２２５，３２５，４２５  均等化制御部
１２７，２２９，３２９，４２９  制御信号生成部
２２７，３２７，４２７  上限値制限部
Ｃ１，Ｃ２  平滑コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２  リアクトル
Ｃｏ  鉄芯
【図１】
2018066042.tif 000003
【図２】
2018066042.tif 000004
【図３】
2018066042.tif 000005
【図４】
2018066042.tif 000006
【図５】
2018066042.tif 000007
【図６】
2018066042.tif 000008
【図７】
2018066042.tif 000009
【図８】
2018066042.tif 000010
【図９】
2018066042.tif 000011
【図１０】
2018066042.tif 000012
【図１１】
2018066042.tif 000013
【図１２】
2018066042.tif 000014
【図１３】
2018066042.tif 000015
【図１４】
2018066042.tif 000016
【図１５】
2018066042.tif 000017
【図１６】
2018066042.tif 000018
【図１７】
2018066042.tif 000019
【図１８】
2018066042.tif 000020
【図１９】
2018066042.tif 000021
【図２０】
2018066042.tif 000022
【国際調査報告】
2018066042.tif 000023
2018066042.tif 000024
2018066042.tif 000025