(57)【要約】【課題】直流電圧変換器及び電力変換器における重畳サージの発生を回避しつつ、補正によって生じる出力変動を打ち消し、制御を安定させるスイッチング制御装置を提供する。【解決手段】昇圧コンバータ及びインバータを備えるモータジェネレータ駆動システムに適用されるスイッチング制御装置は、昇圧コンバータ、及びインバータのいずれかの相の切替タイミングが重ならないように、昇圧コンバータの第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を切替禁止期間Ｐｐ外に補正することで、サージ電圧の重畳を回避する。また、昇圧コンバータ切替補正手段は、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を補正して重畳サージを回避したとき、補正前後での平均ｄｕｔｙを一定とするように第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２をさらに補正する。したがって、第１の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。【選択図】図６
2016013022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギを蓄積且つ放出可能なリアクトル（２１）、及び、前記リアクトルに接続される少なくとも一つのスイッチング素子（２３、２４）を有し、前記スイッチング素子をオンオフさせることで、直流電源（１５）から前記リアクトルに入力される入力電圧（ＶＬ）を出力電圧（ＶＨ）に変換する直流電圧変換器（２０）、並びに、
高電位側スイッチング素子（３１、３２、３３）及び低電位側スイッチング素子（３４、３５、３６）からなる複数のスイッチング素子対を有し、対をなす前記スイッチング素子を交互にオンオフさせることで、前記直流電圧変換器が出力した直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する電力変換器（３０）を備える負荷駆動システム（１）に適用され、
前記直流電圧変換器のスイッチング素子、及び、前記電力変換器のスイッチング素子対の切替タイミングを制御するスイッチング制御装置（５０、６０）であって、
前記直流電圧変換器の出力電圧に対する指令電圧（ＶＨｃｏｍ）に応じて前記直流電圧変換器の制御量を演算する直流電圧変換器制御回路（５１）と、
前記直流電圧変換器制御回路が演算した前記直流電圧変換器の制御量に従って、前記直流電圧変換器のスイッチング素子を動作させる直流電圧変換器駆動回路（５４）と、
前記負荷の要求出力に応じて前記電力変換器の制御量を演算する電力変換器制御回路（６１）と、
前記電力変換器制御回路が演算した前記電力変換器の制御量に従って、前記電力変換器のスイッチング素子対を動作させる電力変換器駆動回路（６４）と、
前記電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって前記直流電圧変換器のスイッチング素子の切替を禁止する期間、又は、前記直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって前記電力変換器のスイッチング素子の切替を禁止する期間である切替禁止期間（Ｐｐ）を算出する切替禁止期間算出手段（５２、６２）と、
前記直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子、又は、前記電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングが前記切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを第１の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ１）とし、当該第１の補正対象の切替タイミングを前記切替禁止期間外に補正する切替補正手段（５３、６３）と、
を備え、
前記切替補正手段は、さらに、前記第１の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである第２の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ２）について、
前記第１の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて、前記第２の補正対象の切替タイミングを補正することを特徴とするスイッチング制御装置（５０、６０）。
【請求項２】
前記切替補正手段は、
前記第２の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ２）について、
前記第１及び第２の補正対象の切替タイミングの前後の期間における前記スイッチング素子、又は前記スイッチング素子対の一方の平均時比率が補正前と補正後とで同等となるように補正することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング制御装置。
【請求項３】
前記切替補正手段は、
前記第１の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて補正した前記第２の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ２’）が前記切替禁止期間内に入ると予測される場合、前記第２の補正対象の切替タイミングをさらに前記切替禁止期間外に補正し、
且つ、前記第２の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである第３の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ３）について、
前記第１、第２及び第３の補正対象の切替タイミングの前後の期間における前記スイッチング素子、又は前記スイッチング素子対の一方の平均時比率が補正前と補正後とで同等となるように補正することを特徴とする請求項２に記載のスイッチング制御装置。
【請求項４】
前記補正対象の切替タイミングの補正量の符号について、補正前の切替タイミングに対して遅らせる方向の補正量を正、早める方向の補正量を負と定義すると、
前記切替補正手段は、
前記第２の補正対象の切替タイミングを、仮算出した補正量の方向に補正した場合、前記スイッチング素子、又は前記スイッチング素子対の一方のオン時間又はオフ時間が所定の時間下限値（α）を下回るか、又は所定の時間上限値（β）を上回るとき、前記仮算出した補正量に対し反対方向の補正量に修正することを特徴とする請求項３に記載のスイッチング制御装置。
【請求項５】
前記切替補正手段は、
前記第３の補正対象の切替タイミングに対して仮算出した補正量について、
前記切替タイミングを早める方向の負の補正量が所定の補正量下限値（Δａ）より小さいとき、又は、前記切替タイミングを遅らせる方向の正の補正量が所定の補正量上限値（Δｂ）より大きいとき、
前記第３の補正対象の切替タイミングの補正量を０に設定することを特徴とする請求項３または４に記載のスイッチング制御装置。
【請求項６】
前記切替補正手段として、前記直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングを補正する直流電圧変換器切替補正手段（５３）を備える請求項１に記載のスイッチング制御装置（５０）であって、
前記第２の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングを第３の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ３）とし、前記第１の補正対象の切替タイミングの一回前の切替タイミングである基準時（ｔ０）から、補正後の前記第１の切替タイミング（ｔｓｗ１’）、補正後の前記第２の切替タイミング（ｔｓｗ２’）、及び、補正後の前記第３の切替タイミング（ｔｓｗ３’）までの時間をそれぞれ補正後第１時間（τ１）、補正後第２時間（τ２）、及び、補正後第３時間（τ３）とすると、
前記直流電圧変換器切替補正手段は、
前記直流電圧変換器のキャリア周期（Ｔ）、回路定数（Ｌ）、入力電圧（ＶＬ）及び出力電圧（ＶＨ）、前記負荷に流れる負荷電流（Ｉｍ）、前記基準時及び前記補正後の前記第１の切替タイミングにおいて直流電圧変換器の前記リアクトルに流れるリアクトル電流（Ｉ０、Ｉ１）、並びに、前記補正後第１時間に基づいて、
前記基準時から前記キャリア周期２周期の期間における前記直流電圧変換器の出力電圧を一定とするように、前記補正後第２時間及び前記補正後第３時間を算出することを特徴とするスイッチング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧変換器、及び、当該直流電圧変換器が出力する直流電力を変換する電力変換器に対し、スイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電圧変換器、及び、当該直流電圧変換器が出力する直流電力を変換する電力変換器に対し、スイッチング素子の動作を制御するスイッチング制御装置において、スイッチング素子の切替タイミングが重なることによって発生する「サージ電圧の重畳」を回避する技術が知られている。
例えば特許文献１に開示されたスイッチング制御装置は、直流電圧変換器である昇圧コンバータと、電力変換器であるインバータとのスイッチング素子の切替タイミングが重なる場合、インバータの切替タイミングを所定のインバータ遮蔽期間（切替禁止期間）の終了時点に遅らせるように補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６０５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のスイッチング制御装置では、重畳サージを回避するために切替タイミングを補正することにより、補正した切替タイミングの前後の期間を通じて平均時比率（デューティ）や昇圧電圧が不連続に変化する等の出力変動が発生する場合がある。その結果、電力変換器の負荷が例えば車両の動力源として機能するモータジェネレータの場合、モータジェネレータの駆動が不安定になり、ドライバビリティの低下を招くおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、直流電圧変換器及び電力変換器における重畳サージの発生を回避しつつ、補正によって生じる出力変動を打ち消し、制御を安定させるスイッチング制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、直流電圧変換器及び電力変換器を備える負荷駆動システムに適用され、直流電圧変換器のスイッチング素子、及び、電力変換器のスイッチング素子対の切替タイミングを制御するスイッチング制御装置に係る発明である。
ここで、直流電圧変換器は、電気エネルギを蓄積且つ放出可能なリアクトル、及び、リアクトルに接続される少なくとも一つのスイッチング素子を有し、スイッチング素子をオンオフさせることで、直流電源からリアクトルに入力される入力電圧（ＶＬ）を出力電圧（ＶＨ）に変換する。
電力変換器は、高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子からなる複数のスイッチング素子対を有し、対をなすスイッチング素子を交互にオンオフさせることで、直流電圧変換器が出力した直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する。
【０００７】
本発明のスイッチング制御装置は、直流電圧変換器制御回路、直流電圧変換器駆動回路、電力変換器制御回路、電力変換器駆動回路、切替禁止期間算出手段、及び、切替補正手段を備える。
直流電圧変換器制御回路は、直流電圧変換器の出力電圧に対する指令電圧（ＶＨｃｏｍ）に応じて直流電圧変換器の制御量を演算する。
直流電圧変換器駆動回路は、直流電圧変換器制御回路が演算した直流電圧変換器の制御量に従って、直流電圧変換器のスイッチング素子を動作させる。
電力変換器制御回路は、負荷の要求出力に応じて電力変換器の制御量を演算する。
電力変換器駆動回路は、電力変換器制御回路が演算した電力変換器の制御量に従って、電力変換器のスイッチング素子対を動作させる。
【０００８】
切替禁止期間算出手段は、「電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって直流電圧変換器のスイッチング素子の切替を禁止する期間」、又は、「直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって電力変換器のスイッチング素子の切替を禁止する期間」である切替禁止期間（Ｐｐ）を算出する。
ここで、切替禁止期間の幅は、想定されるサージ電圧の大きさや各スイッチング素子の特性ばらつきを考慮し、サージ電圧が各スイッチング素子に影響を及ぼさない程度に減衰する時間を確保するように設定される。
【０００９】
切替補正手段は、直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子、又は、電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングが切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを「第１の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ１）」とし、第１の補正対象の切替タイミングを切替禁止期間外に補正する。
切替補正手段は、さらに、第１の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである「第２の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ２）」について、第１の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて、第２の補正対象の切替タイミングを補正する。
【００１０】
本発明のスイッチング制御装置は、第２の補正対象の切替タイミングの補正量を決定する時期によって、次のいずれの構成を採用してもよい。
毎回の切替タイミングに先立って直後の切替タイミングの補正量を決定する構成では、第２の補正対象の切替タイミングを「今回の補正対象の切替タイミング」として、前回の切替タイミングである第１の補正対象の切替タイミングの補正量を参照して、第２の補正対象の切替タイミングの補正量を決定する。
他方の構成では、今回、第１の補正対象の切替タイミングを切替禁止期間外に補正すると同時に、第１の補正対象の切替タイミングの補正量を反映して、次回の切替タイミングである第２の補正対象の切替タイミングの補正量を決定する。
【００１１】
また、本発明のスイッチング制御装置は、切替補正手段として、「直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングを補正する直流電圧変換器切替補正手段」を備える態様、及び、「電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングを補正する電力変換器切替補正手段」を備える態様に分けられる。
【００１２】
直流電圧変換器切替補正手段を備える態様では、切替禁止期間算出手段が算出する切替禁止期間は、電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって直流電圧変換器のスイッチング素子の切替を禁止する「直流電圧変換器切替禁止期間」である。
直流電圧変換器切替補正手段は、直流電圧変換器のスイッチング素子の切替タイミングが直流電圧変換器切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを「第１の補正対象の切替タイミング」とする。
【００１３】
電力変換器切替補正手段を備える態様では、切替禁止期間算出手段が算出する切替禁止期間は、直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって電力変換器のスイッチング素子の切替を禁止する「電力変換器切替禁止期間」である。
電力変換器切替補正手段は、電力変換器を構成する少なくとも一対のスイッチング素子対の切替タイミングが電力変換器切替禁止期間内に入ると予測される場合、当該切替タイミングを「第１の補正対象の切替タイミング」とする。
【００１４】
本発明における「第１の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて、第２の補正対象の切替タイミングを補正する」構成の具体的な例として、「第１及び第２の補正対象の切替タイミングの前後の期間におけるスイッチング素子、又はスイッチング素子対の一方の平均時比率が補正前と補正後とで同等となるように」補正する構成が挙げられる。ここで、「時比率（デューティ）」とは、スイッチング周期に対するオン時間又はオフ時間の比率である。また、平均時比率を一定にすることは、直流電圧変換器のリアクトルに流れるリアクトル電流を補正前後で一致させることに対応する。
【００１５】
ここで、切替補正手段は、第１の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて補正した第２の補正対象の切替タイミングが切替禁止期間内に入ると予測される場合、第２の補正対象の切替タイミングをさらに切替禁止期間外に補正し、且つ、第２の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングである第３の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ３）について、「第１、第２及び第３の補正対象の切替タイミングの前後の期間におけるスイッチング素子、又はスイッチング素子対の一方の平均時比率が補正前と補正後とで同等となるように」補正してもよい。
【００１６】
さらに切替補正手段は、第２の補正対象の切替タイミングについて、仮算出した補正量によって得られるスイッチング素子、又はスイッチング素子対の一方のオン時間又はオフ時間の値によって、仮算出した補正量と反対方向の補正量に修正するようにしてもよい。また、第３の補正対象の切替タイミングについて、仮算出された補正量の値に応じて、補正量を０に設定するようにしてもよい。
【００１７】
或いは、切替補正手段として、直流電圧変換器の少なくとも一つのスイッチング素子の切替タイミングを補正する直流電圧変換器切替補正手段を備えるスイッチング制御装置において、直流電圧変換器の出力電圧を一定とするように補正する構成としてもよい。
詳しくは、第２の補正対象の切替タイミングの次の切替タイミングを第３の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ３）とし、第１の補正対象の切替タイミングの一回前の切替タイミングである「基準時（ｔ０）」から、補正後の第１の切替タイミング（ｔｓｗ１’）、補正後の第２の切替タイミング（ｔｓｗ２’）、及び、補正後の第３の切替タイミング（ｔｓｗ３’）までの時間をそれぞれ補正後第１時間（Ｔ１）、補正後第２時間（Ｔ２）、及び補正後第３時間（Ｔ３）とする。そして、直流電圧変換器切替補正手段は、「基準時からキャリア周期２周期の期間における直流電圧変換器の出力電圧を一定とするように」、補正後第２時間及び補正後第３時間を算出する。
【００１８】
本発明のスイッチング制御装置では、直流電圧変換器と電力変換器とのスイッチング素子の切替タイミングが重なると予測される場合、切替補正手段が第１の補正対象の切替タイミングを切替禁止期間外に補正するため、重畳サージの発生を回避することができる。
【００１９】
また、本発明の切替補正手段は、第１の補正対象の切替タイミングを補正するのみでなく、その「後処理」として、第１の補正対象の切替タイミングの補正量に応じて、第２の補正対象の切替タイミングをさらに補正する。これにより、第１の補正対象の切替タイミングの補正によって生じる出力変動を打ち消し、第１の補正対象の切替タイミングの前後の期間を通じて平均時比率や昇圧電圧を一定に維持することができる。
よって、直流電圧変換器及び電力変換器における重畳サージの発生を回避しつつ、昇圧等の直流電圧変換制御や負荷の駆動制御を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の各実施形態によるスイッチング制御装置が適用されるモータジェネレータ駆動システムの全体構成図である。
【図２】図１のスイッチング制御装置において、昇圧コンバータの切替タイミングに関する制御構成を示す概略ブロック図である。
【図３】切替禁止期間を説明するタイムチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態による「昇圧コンバータ切替タイミングの補正」を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態による昇圧コンバータ切替補正手段の詳細な制御ブロックである。
【図６】本発明の第１実施形態による切替タイミング補正処理のタイムチャートである。
【図７】図６の補正処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態による切替タイミング補正処理のタイムチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態による補正方向修正処理のタイムチャートである。
【図１０】図９の補正方向修正処理のフローチャートである。
【図１１】本発明の第４実施形態による補正量リセット処理のタイムチャートである。
【図１２】図１１の補正量リセット処理における補正量下限値（Δａ＜０）及び補正量上限値（Δｂ＞０）を説明するタイムチャートである。
【図１３】図１１の補正量リセット処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の第５実施形態による切替タイミング補正処理のタイムチャートである。
【図１５】本発明の第６実施形態によるスイッチング制御装置が適用されるモータジェネレータ駆動システムの全体構成図である。
【図１６】本発明の第６実施形態による「インバータ切替タイミングの補正」を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明によるスイッチング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成、又はフローチャートにおける実質的に同一のステップには、同一の符号、又は同一のステップ番号を付して説明を省略する。
本発明の実施形態のスイッチング制御装置は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として用いられるモータジェネレータを駆動する駆動システムに適用される。このモータジェネレータ駆動システムは、バッテリの電源電圧を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに出力するインバータとを含む。
【００２２】
昇圧コンバータ及びインバータは、それぞれスイッチング素子がオンオフ動作することにより駆動される。本発明のスイッチング制御装置は、スイッチング素子のオンオフを切り替える切替タイミングに関し、後述する「重畳サージ」を回避するため、切替タイミングを補正することを特徴とする。この切替タイミングの補正には、昇圧コンバータの切替タイミングを補正する場合と、インバータの切替タイミングを補正する場合とがある。
【００２３】
以下、主に昇圧コンバータの切替タイミングを補正する場合について、第１〜第５実施形態として説明する。インバータの切替タイミングを補正する場合の基本的な考え方は、昇圧コンバータの切替タイミングを補正する場合とほぼ同様であるため、第６実施形態でまとめて説明する。また、明細書中で「本実施形態」という場合、第１〜第６実施形態に共通の事項について述べる。
【００２４】
＜昇圧コンバータの切替タイミングを補正する形態＞
第１〜第５実施形態のスイッチング制御装置に共通の構成及び作用について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、「負荷駆動システム」としてのモータジェネレータ駆動システム１は、「直流電源」としてのバッテリ１５、「直流電圧変換器」としての昇圧コンバータ２０、「電力変換器」としてのインバータ３０、「負荷」としてのモータジェネレータ４（図中「ＭＧ」と示す）、及び、スイッチング制御装置５０等を含む。
【００２５】
まず、昇圧コンバータ２０及びインバータ３０以外のシステム構成について説明する。
バッテリ１５は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な蓄電装置によって構成される直流電源である。この他、電気二重層キャパシタ等を直流電源として用いてもよい。
【００２６】
モータジェネレータ４は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機である。モータジェネレータ４は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載され、力行動作により変速機等を介して駆動輪を駆動するトルクを発生する狭義の電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝達されるトルクによる回生動作によって発電する発電機としての機能を兼ね備える。
【００２７】
モータジェネレータ４のロータ近傍に設けられる回転角センサ４５は、例えばレゾルバやロータリエンコーダで構成され、電気角θを検出する。回転角センサ４５が検出した電気角θはスイッチング制御装置５０に入力され、電流ベクトル制御のｄｑ変換等の演算に用いられる。また、電気角θが時間微分され、電気角速度ωが算出される。電気角速度ωの算出は、スイッチング制御装置５０の内部で行われてもよく、外部で行われてもよい。
【００２８】
次に、昇圧コンバータ２０の構成について説明する。昇圧コンバータ２０は、リアクトル２１、昇圧駆動部２２、平滑コンデンサ２５等を備える。
リアクトル２１は、インダクタンスＬを有しており、電流ＩＬの変化に伴って誘起電圧が発生し、電気エネルギが蓄積される。
【００２９】
昇圧駆動部２２は、リアクトル２１の出力端とインバータ３０の高電位ラインとの間に接続された高電位側スイッチング素子２３、及び、リアクトル２１の出力端とバッテリ１５の負極との間に接続された低電位側スイッチング素子２４から構成されている。高電位側スイッチング素子２３を「上アームのスイッチング素子」、低電位側スイッチング素子２４を「下アームのスイッチング素子」ともいう。
【００３０】
上下アームのスイッチング素子２３、２４は、昇圧コンバータ駆動回路５４からのコンバータ駆動信号Ｓｃ（図３参照）に従って、交互に、かつ相補的にオンオフ動作する。
このように本実施形態の昇圧駆動部２２は、「スイッチング素子対」として構成されている。ただし、本発明の他の実施形態の昇圧駆動部は、対をなさない一つ以上のスイッチング素子で構成されてもよい。
【００３１】
高電位側スイッチング素子２３がオフで低電位側スイッチング素子２４がオンのとき、リアクトル２１にリアクトル電流ＩＬが流れることにより、エネルギが蓄積される。
高電位側スイッチング素子２３がオンで低電位側スイッチング素子２４がオフのとき、リアクトル２１に蓄積されたエネルギが放出されることにより、バッテリ入力電圧ＶＬに誘起電圧が重畳され昇圧された出力電圧ＶＨが平滑コンデンサ２５に充電される。
【００３２】
インバータ３０は、ブリッジ接続された高電位側スイッチング素子３１、３２、３３、及び低電位側スイッチング素子３４、３５、３６からなる３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスイッチング素子対を有している。昇圧コンバータ２０と同様に、高電位側スイッチング素子３１、３２、３３を「上アームのスイッチング素子」、低電位側スイッチング素子３４、３５、３６を「下アームのスイッチング素子」ともいう。「上下アームのスイッチング素子」は、特許請求の範囲に記載の「対をなすスイッチング素子」に相当する。
各相の上下アームのスイッチング素子３１〜３６は、インバータ駆動回路６４からのインバータ駆動信号Ｓｉ（図３参照）に従って、交互に、かつ相補的にオンオフ動作する。
【００３３】
インバータ３０は、昇圧コンバータ２０がバッテリ入力電圧ＶＬから昇圧した出力電圧ＶＨの直流電力が入力される。各相の上下アームのスイッチング素子がオンオフ動作することにより、直流電力ＶＨを三相交流電力Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換してモータジェネレータ４に供給する。
【００３４】
次に、スイッチング制御装置５０の構成について、図１、図２を参照して説明する。
スイッチング制御装置５０は、マイコン等により構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。スイッチング制御装置５０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
スイッチング制御装置５０には、上位の車両制御回路等から指令されたモータジェネレータ４に対する指令トルクｔｒｑ*、モータジェネレータ４の電気角θ及び電気角速度ωが入力される。なお、電気角速度ω［ｒａｄ／ｓ］は、スイッチング制御装置５０内部で算出されてもよく、さらに回転数Ｎ［ｒｐｍ］に換算されてもよい。
【００３５】
スイッチング制御装置５０は、基本的な構成として、昇圧コンバータ２０に対する制御回路５１及び駆動回路５４、並びに、インバータ３０に対する制御回路６１及び駆動回路６４を有している。昇圧コンバータ制御回路５１及び昇圧コンバータ駆動回路５４は、特許請求の範囲に記載の「直流電圧変換器制御回路」及び「直流電圧変換器駆動回路」に相当し、インバータ制御回路６１及びインバータ駆動回路６４は、特許請求の範囲に記載の「電力変換器制御回路」及び「電力変換器駆動回路」に相当する。
【００３６】
また、スイッチング制御装置５０は、切替禁止期間算出手段５２、及び、「直流電圧変換器切替補正手段」としての昇圧コンバータ切替補正手段５３を有している。特に第１〜第５実施形態では、昇圧コンバータ切替補正手段５３は、前回値参照部５３０及びＳＷ補正部５３５（図５参照）を含むことを特徴とする。この特徴的構成については後述する。
【００３７】
昇圧コンバータ制御回路５１は、昇圧コンバータ２０の出力電圧ＶＨに対する指令電圧ＶＨｃｏｍに基づき、昇圧コンバータ２０の制御量を演算する。昇圧コンバータ駆動回路５４は、昇圧コンバータ制御回路５１が演算した昇圧コンバータ２０の制御量に基づいて駆動信号Ｓｃを生成し、昇圧駆動部２２の上下アームのスイッチング素子２３、２４を交互にオンオフ動作させる。
【００３８】
本実施形態の昇圧コンバータ制御回路５１は、昇圧コンバータ２０制御量としてスイッチング周期に対するオンオフ時間比率であるデューティを演算する。昇圧コンバータ駆動回路５４は、デューティと三角波のキャリアとを比較して、ＰＷＭ信号を生成する。
以下、本明細書では、高電位側スイッチング素子２３のスイッチング周期に対するオン時間比率（オンデューティ）の指令値を「ｄｕｔｙ」と定義する。デッドタイムを無視すれば、低電位側スイッチング素子２４のオンデューティは、高電位側スイッチング素子２３のオフデューティに一致し、「１−ｄｕｔｙ」に相当する。なお、「ｄｕｔｙ」は一般に［％］単位で用いられる場合もあるが、本明細書では、ｄｕｔｙを「０以上１以下の無次元数」として定義する。
【００３９】
インバータ制御回路６１は、モータジェネレータ４に対する指令トルクｔｒｑ*に基づき、インバータ３０の制御量を演算する。インバータ駆動回路６４は、インバータ制御回路６１が演算したインバータ３０の制御量に基づいて駆動信号Ｓｉを生成し、各相の上下アームのスイッチング素子３１〜３６を交互にオンオフ動作させる。
【００４０】
本実施形態のインバータ制御回路６１は、インバータ３０の制御量として各相の相電圧指令値から各相デューティを演算する。インバータ駆動回路６４は、各相デューティと三角波のキャリアとを比較して、ＰＷＭ信号を生成する。
以下、本明細書では、各相の高電位側スイッチング素子３１、３２、３３のオンデューティの指令値を「ｄｕｔｙ」と定義する。デッドタイムを無視すれば、各相の低電位側スイッチング素子３４、３５、３６のオンデューティは、対応する高電位側スイッチング素子のｄｕｔｙに対して「１−ｄｕｔｙ」に相当する。
【００４１】
したがって、昇圧コンバータ２０、インバータ３０共に、「ｄｕｔｙ」と英文字で記載する場合、「高電位側スイッチング素子のオンデューティ指令値」を意味する。また、特に区別するとき、昇圧コンバータ２０のｄｕｔｙを「ＣＮＶ−ｄｕｔｙ」と記し、インバータ３０のいずれかの相のｄｕｔｙを「ＩＮＶ−ｄｕｔｙ」と記す。明細書の文脈から、どちらのｄｕｔｙを示しているか自明な場合、単に「ｄｕｔｙ」と記す。
【００４２】
図２の左側に、昇圧コンバータ制御回路５１の一般的な構成を示す。昇圧コンバータ制御回路５１は、指令電圧生成部５１１、フィードバック演算部５１２、フィードフォワード演算部５１３を有している。
指令電圧生成部５１１は、指令トルクｔｒｑ*及び電気角速度ωに基づいて指令電圧ＶＨｃｏｍを演算する。フィードバック演算部５１２は、指令電圧ＶＨｃｏｍと出力電圧ＶＨとの偏差をゼロに収束させるように、ＰＩ演算により、ｄｕｔｙのフィードバック項ｄｆｂを演算する。フィードフォワード演算部５１３は、ｄｕｔｙのフィードフォワード項ｄｆｆを演算する。昇圧コンバータ制御回路５１は、フィードバック項ｄｆｂとフィードフォワード項ｄｆｆとを加算したｄｕｔｙを出力する。
【００４３】
また、インバータ制御回路６１は、一般に、ｄｑ軸電流ベクトルを用い指令電流と実電流との電流偏差をゼロに収束させるように制御する電流フィードバック制御方式や、指令トルクと実トルクとのトルク偏差をゼロに収束させるように制御するトルクフィードバック制御方式等を用いる構成が知られている。これらの制御方式では、各相の相電圧指令値に基づいて演算された各相ｄｕｔｙが出力される。このようなインバータ制御回路６１の構成は周知技術であるので、詳細な説明を省略する。
【００４４】
次に、切替禁止期間算出手段５２及び昇圧コンバータ切替補正手段５３の役割について、図３のタイムチャートを参照して説明する。
図３のタイムチャートは、インバータ３０のいずれかの相の高電位側スイッチング素子の駆動信号Ｓｉと、昇圧コンバータ２０の高電位側スイッチング素子２３の駆動信号Ｓｃとの関係を示す。詳しくは、図の上から順に、インバータキャリアＣｉ、インバータ駆動信号Ｓｉ、コンバータキャリアＣｃ及びコンバータ駆動信号Ｓｃを示している。
【００４５】
記号の添え字「ｉ」はインバータを示し、「ｃ」は昇圧コンバータを示す。以下、「昇圧コンバータ」を適宜「コンバータ」と省略する。また、「昇圧コンバータ２０のスイッチング素子の切替タイミング」を「昇圧コンバータの切替タイミング」、「インバータ３０のいずれかの相のスイッチング素子の切替タイミング」を「インバータの切替タイミング」というように省略する。
【００４６】
駆動信号Ｓｉ、Ｓｃがオンであるとは、高電位側スイッチング素子がオンであり、低電位側スイッチング素子がオフであることを示し、駆動信号Ｓｉ、Ｓｃがオフであるとは、高電位側スイッチング素子がオフであり、低電位側スイッチング素子がオンであることを示す。つまり、デッドタイムを無視することを前提として、駆動信号Ｓｉ、Ｓｃは、対をなす「スイッチング素子対」の動作状態を表している。
【００４７】
また、以下のタイムチャートでは、「ｄｕｔｙがキャリアＣｉ、Ｃｃを上回ったとき、駆動信号Ｓｉ、Ｓｃがオン」となり、「ｄｕｔｙがキャリアＣｉ、Ｃｃを下回ったとき、駆動信号Ｓｉ、Ｓｃがオフ」となるように定義する。したがって駆動信号Ｓｉ、Ｓｃは、キャリアＣｉ、Ｃｃが山から谷に下降する間にオフからオンに立ち上がり、キャリアＣｉ、Ｃｃが谷から山に上昇する間にオンからオフに立ち下がる。例えば、図３のｔｃ１とｔｃ２との間で、昇圧コンバータ２０の駆動信号Ｓｃは、立ち上がっている。
以上の図３についての注意事項は、以下のタイムチャートについても同様とする。
【００４８】
図３に示すように、インバータ制御回路６１及び昇圧コンバータ制御回路５１は、各キャリアＣｉ、Ｃｃの山谷毎に最新の制御情報を取得し、制御演算を行い、次回ｄｕｔｙを決定する。決定した次回ｄｕｔｙは、インバータ駆動回路６４及び昇圧コンバータ駆動回路５４に設定され、次回の各キャリアＣｉ、Ｃｃの山谷で反映される。また、インバータ制御回路６１と昇圧コンバータ制御回路５１とは独立して動作する。
【００４９】
ところで、スイッチング素子がスイッチング動作するとき、電流が急増又は急減することにより、サージ電圧（Ｖ＝−Ｌ×ｄＩ／ｄｔ）が発生する。複数のスイッチング素子の切替タイミングが近接すると、サージ電圧が重畳して大きくなる「重畳サージ」の現象が発生する。この重畳サージがスイッチング素子の耐圧を超えると、スイッチング素子が破壊されるおそれがある。
【００５０】
図３において、インバータ駆動信号Ｓｉの立上がりの前後に回避期間δを含む期間を、一点鎖線の枠で示す「（昇圧コンバータ）切替禁止期間Ｐｐ」とする。また、駆動信号の複数回の切替タイミングのうち、切替禁止期間Ｐｐ内に入ると予測される切替タイミングを「ｔｓｗ１」とする。
回避期間δは、想定されるサージ電圧の大きさや各スイッチング素子の特性ばらつきを考慮し、サージ電圧が各スイッチング素子に影響を及ぼさない程度に減衰する時間を確保するように設定される。そして、昇圧コンバータの切替タイミングが切替禁止期間Ｐｐ内に入ると予測される場合、予め切替タイミングｔｓｗ１を切替禁止期間Ｐｐの外に補正することが求められる。
【００５１】
従来、インバータにおいて各相間のスイッチング素子の切替タイミングが重なる場合、いずれかの相の切替タイミングを遅らせることで切替タイミングの重なりを回避する技術（特許第４４２８３８６号公報）や、昇圧コンバータとインバータとの間でスイッチング素子の切替タイミングが重なる場合、インバータの切替タイミングを遅らせることで切替タイミングの重なりを回避する技術（特許文献１：特開２０１１−１６０５７０号公報）が知られている。
【００５２】
これらの従来技術の思想を引き継ぎ、第１〜第５実施形態のスイッチング制御装置５０の切替禁止期間算出手段５２は、インバータ３０を構成するいずれかの相のスイッチング素子対の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたって昇圧コンバータ２０のスイッチング素子２３、２４の切替を禁止する「切替禁止期間Ｐｐ」を算出する。例えば、インバータキャリアＣｉの谷のタイミングｔｉ０に次回のＩＮＶ−ｄｕｔｙが制御演算されると、次の山のタイミングｔｉ１以前の制御演算の完了時ｔｉ*から、確定したＩＮＶ−ｄｕｔｙに基づいて切替禁止期間Ｐｐを算出する。
【００５３】
また、昇圧コンバータ切替補正手段５３は、昇圧コンバータ２０の切替タイミングが切替禁止期間Ｐｐ内に入ると予測される場合、昇圧コンバータ２０の切替タイミングを「第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１」とし、補正処理を実行する。
例えば、コンバータキャリアＣｃの谷のタイミングｔｃ０に昇圧コンバータ２０の制御演算がされると、制御演算の完了時ｔｃ*において、次回の切替タイミングが切替禁止期間Ｐｐ内に入るか否か判断し、切替タイミングが切替禁止期間Ｐｐ内に入ると予測される場合、補正処理を実行する。
【００５４】
補足すると、図２の右側に示すように、昇圧コンバータ切替補正手段５３は、切替禁止期間算出手段５２からの切替禁止期間Ｐｐの他、指令電圧ＶＨｃｏｍ、出力電圧ＶＨ、リアクトル電流ＩＬ等の各種情報が入力され、昇圧コンバータ制御回路５１から出力されたｄｕｔｙ（補正前）を補正する。
【００５５】
昇圧コンバータ切替補正手段５３から昇圧コンバータ駆動回路５４に対しては、ｄｕｔｙ（補正後）が出力される。ｄｕｔｙ（補正後）は、ｄｕｔｙ（補正前）と同値の場合もあり、増加又は減少させたｄｕｔｙ＿Ａ、ｄｕｔｙ＿Ｂ（図４参照）とする場合もある。なお、括弧で示した「キャリア周期変更」については、その他の実施形態として述べる。
昇圧コンバータ駆動回路５４は、ｄｕｔｙ（補正後）とキャリアＣｃとを比較し、駆動信号Ｓｃ（ＳｃＡ、ＳｃＢ）を昇圧駆動部２２に出力する。
【００５６】
ここで、ｄｕｔｙの補正による昇圧コンバータの切替タイミングの補正について、図４を参照する。図４は、図３において昇圧コンバータ２０のキャリアＣｃ及び駆動信号Ｓｃに着目した図である。
図４の補正処理開始タイミングｔｃ*にて、次回の駆動信号Ｓｃの立上がりタイミングは、切替禁止期間Ｐｐに入ると予測され、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１とされる。
【００５７】
そして、従来技術と同様に補正前のｄｕｔｙを減少させてｄｕｔｙ＿Ｂに変更することで、切替タイミングｔｓｗ１を切替禁止期間Ｐｐの後のタイミングｔｓｗ１’に遅らせることができる。また、従来技術とは逆に、補正前のｄｕｔｙを増加させてｄｕｔｙ＿Ａに変更することで、切替タイミングｔｓｗ１を切替禁止期間Ｐｐの前のタイミングに早めることもできる。一方、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１が立下がりタイミングである場合には、切替タイミングｔｓｗ１を遅らせるときｄｕｔｙを増加させ、切替タイミングｔｓｗ１を早めるときｄｕｔｙを減少させる。
【００５８】
以下、切替タイミングを早めるように補正された駆動信号をＳｃＡ、切替タイミングを遅らせるように補正された駆動信号をＳｃＢと表す。また、補正量をタイミングで表す場合、補正対象の切替タイミングを早める方向の補正量を例えば「−Δ１」というように負の値で表し、遅らせる方向の補正量を例えば「＋Δ１」というように正の値で表す。
【００５９】
このように、第１〜第５実施形態のスイッチング制御装置５０は、切替タイミングｔｓｗ１を遅らせる方向のみでなく、早める方向にも補正することができるという点で従来技術と異なる。しかし、さらに大きな違いは以下の点にある。
特許文献１の従来技術では、重畳サージを回避するために第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を補正することにより、補正前後の期間を通じて、平均ｄｕｔｙや昇圧電圧が不連続に変化する等の出力変動が発生する場合がある。その結果、負荷であるモータジェネレータ４０の駆動が不安定になり、ドライバビリティの低下を招くおそれがある。
【００６０】
それに対し、本発明の第１〜第５実施形態のスイッチング制御装置５０の昇圧コンバータ切替補正手段５３は、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を補正して重畳サージを回避したとき、それだけで終わるのでなく、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１についての補正量を補償するように、次の切替タイミングを「第２の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ２）」として補正する。場合によっては、その次の切替タイミングを「第３の補正対象の切替タイミング（ｔｓｗ３）」としてさらに補正する。つまり、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正（適宜、「第１の補正」と省略する）によって生じる出力変動を打ち消し、制御を安定させるために、「補正後の後処理」を実行することを特徴とする。
したがって、各実施形態の「切替タイミング補正処理」は、少なくとも二段階の補正を含む。以下、切替タイミング補正処理の具体的な構成について、実施形態毎に説明する。
【００６１】
（第１実施形態）
次に、第１実施形態の切替タイミング補正処理について、図５の詳細ブロック図、図６のタイムチャート、及び、図７のフローチャートを参照して説明する。
図５に示すように、昇圧コンバータ切替補正手段５３は、前回値参照部５３０及びＳＷ（スイッチング）補正部５３５を含む。図５における「補正量」は、ｄｕｔｙについての補正量を意味する。
【００６２】
前回値参照部５３０は、昇圧コンバータ制御回路５１で演算されたｄｕｔｙ（補正前）が入力され、減算器５３２にて前回補正量を減算した値を、ｄｕｔｙ＿ｔｍｐとして出力する。「前回補正量」は、減算器５３３にて算出された「今回補正量」が遅延素子５３１を通して入力される。
ＳＷ補正部５３５は、前回値参照部５３０が出力したｄｕｔｙ＿ｔｍｐ、及び、切替禁止期間算出手段５２が算出した切替禁止期間Ｐｐが入力され、補正対象の切替タイミングを所望のタイミングに補正すべくｄｕｔｙ（補正後）を出力する。ｄｕｔｙ＿ｔｍｐ及びｄｕｔｙ（補正後）は、減算器５３３にフィードバックされ、その差分が「今回補正量」として算出される。
【００６３】
図６には、上から順に、補正前、演算Ｉによる補正後、及び、演算ＩＩによる補正後のコンバータキャリアＣｃに対するｄｕｔｙ、及び、そのｄｕｔｙによって生成された駆動信号Ｓｃ、ＳｃＢ、ＳｃＢ’を示す。
以下、「演算Ｉ」は、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１についての補正演算をいう。演算Ｉは、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の直前のコンバータキャリアＣｃの谷のタイミングｔｃ１の前の演算開始タイミングｔｃ*Ｉに実行される。
また、「演算ＩＩ」は、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２についての補正演算をいう。演算ＩＩは、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の直後、且つ、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の直前のコンバータキャリアＣｃの山のタイミングｔｃ２の前の演算開始タイミングｔｃ*ＩＩに実行される。
【００６４】
ここで、第１実施形態では、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の補正によって処理を終了し、次の切替タイミングｔｓｗ３の補正を要しない。そのため、「ｔｓｗ３」は「補正対象の切替タイミング」ではないため、「ｔ３」と記してもよい。ただし、後述する第２実施形態等との関連のため、括弧を付けて（ｔｓｗ３）と記す。
なお、第２実施形態等では、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３についての補正演算を「演算ＩＩＩ」といい、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の直後のコンバータキャリアＣｃの谷のタイミングｔｃ３の前の演算開始タイミングｔｃ*ＩＩＩ（図６では括弧で示す）に実行される。
【００６５】
図６の例では、補正前のｄｕｔｙが０．５（＝５０％）である。つまり、高電位側スイッチング素子２３のオンデューティ、オフデューティともに０．５である。駆動信号Ｓｃのオン期間及びオフ期間に対応して記載した数字「０．５」は、このオンデューティ及びオフデューティである。
また、第１の補正対象の切替タイミングの前の切替タイミングをｔ０、切替タイミングｔ０から４回後の切替タイミングをｔ４とし、ｔ０からｔ４までのコンバータキャリア２周期（２Ｔ）におけるオンデューティの平均を「平均ｄｕｔｙ」という。補正前では、平均ｄｕｔｙは当然に「０．５」である。
【００６６】
まず、演算開始タイミングｔｃ*Ｉにて、インバータ制御回路６１の出力から切替禁止期間算出手段５２が算出した切替禁止期間Ｐｐの情報に基づき、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１が切替禁止期間Ｐｐに入ると予想される。そのため、演算Ｉでは、重畳サージを回避すべく、補正前のｄｕｔｙをｄｕｔｙ＿Ｂに０．１増加させた駆動信号ＳｃＢを生成することで、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１（この例では立下がりタイミング）を切替禁止期間Ｐｐの後の切替タイミングｔｓｗ１’に補正する。
【００６７】
これにより、補正後の切替タイミングｔｓｗ１’の直前のオンデューティは０．１増加して０．６となり、直後のオフデューティは０．４となる。したがって、平均ｄｕｔｙは、（０．６＋０．５）／２＝０．５５となる。このことは、第１の補正対象の切替タイミングの補正によって、一時的に、昇圧コンバータ２０の出力電圧ＶＨが要求より大きくなる出力変動が生じることを意味する。
【００６８】
次に、演算ＩＩでは、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２について、演算Ｉでの「オンデューティ＝＋０．１」という補正を補償するための補正を行う。そのためには、次のオン期間でのオンデューティを０．１減少させればよい。この例では第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２は立上がりタイミングであるので、演算ＩＩにおいてｄｕｔｙをｄｕｔｙ＿Ｂ’に０．１減少させた駆動信号ＳｃＢを生成することで、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２を切替タイミングｔｓｗ２’に補正する（白抜き矢印）。
【００６９】
その結果、補正後の平均ｄｕｔｙは、（０．６＋０．４）／２＝０．５となり、補正前の平均ｄｕｔｙと一致する。このように第１実施形態では、補正後の平均ｄｕｔｙを補正前の平均ｄｕｔｙと一致させるという視点から、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２を補正することを特徴とする。この「補正後の平均ｄｕｔｙを補正前の平均ｄｕｔｙと一致させる」ことを、簡単に「平均ｄｕｔｙを一定とする」ともいう。
【００７０】
ここで、昇圧コンバータ２０のリアクトル２１に流れるリアクトル電流ＩＬの変化に注目する。リアクトル電流ＩＬは、昇圧コンバータ２０内に設けた電流センサにより検出してもよく、或いは、式（１）により推定してもよい。
【数１】
2016013022.tif 000003
【００７１】
式（１）の記号及び単位（［  ］に示す）は、以下の通りである。
ＩＬ＿ｅｓｔ［Ａ］：リアクトル電流（推定値）
Ｎｍ［１／ｓ］      ：モータジェネレータ４の回転数
ｔｒｑ［Ｖ・Ａ・ｓ］：モータジェネレータ４のトルク
Ｌ［Ｖ・ｓ／Ａ］    ：リアクトル２１のインダクタンス
Ｔｏｆｆ［ｓ］：高電位側スイッチング素子２３のオフ時間（＝低電位側スイッチング素子２４のオン時間）
【００７２】
リアクトル電流ＩＬは、モータジェネレータ４の力行動作時にはバッテリ１５側からインバータ３０側に流れ、符号は正となる。一方、リアクトル電流ＩＬは、モータジェネレータ４の回生動作時にはインバータ３０側からバッテリ１５側に流れ、符号は負となる。ここでは、基本的に力行動作時を前提として、リアクトル電流ＩＬは正であることを想定する。
【００７３】
駆動信号Ｓｃがオフ、すなわち高電位側スイッチング素子２３がオンのとき、リアクトル電流ＩＬは減少し、駆動信号Ｓｃがオフ、すなわち低電位側スイッチング素子２４がオンのとき、リアクトル電流ＩＬは増加する。したがって、駆動信号Ｓｃがオフからオンに転換する立上がり時のリアクトル電流ＩＬは極大値ＩＬ−Ｈとなり、駆動信号Ｓｃがオンからオフに転換する立下がり時のリアクトル電流ＩＬは極小値ＩＬ−Ｌとなる。また、昇圧コンバータ２０の入力電圧ＶＬ、出力電圧ＶＨが一定であれば、リアクトル電流ＩＬの減少、増加の傾きは一定である（後述の第５実施形態の説明参照）。
【００７４】
演算Ｉで第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１に対し「ｄｕｔｙ＋０．１」の補正をすると、補正後の切替タイミングｔｓｗ１’におけるリアクトル電流（実線）の極小値ＩＬ−Ｌは、補正前（二点鎖線）に比べて低下する。しかし、演算ＩＩで切替タイミングｔｓｗ２に対し「ｄｕｔｙ−０．１」の補正をすることで、補正後のリアクトル電流ＩＬは、補正前のリアクトル電流ＩＬのラインに戻る。このことを「補正前後のリアクトル電流が一致する」という。つまり、「平均ｄｕｔｙを一定とする」ことは、「補正前後のリアクトル電流を一致させる」ことに対応する。
【００７５】
続いて図７のフローチャートを参照する。以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。「補正量演算」処理の全体が、後述する図１０、図１３のＳ１０として引用される。また、以下の説明で、［  ］に図６のｄｕｔｙの数値例を記載する。
Ｓ１１では、遅延素子５３１にて、前回の演算Ｉでの「今回補正量」［０．６−０．５＝＋０．１］を、演算ＩＩでの「前回補正量」［＋０．１］に変更する。
Ｓ１２では、減算器５３２にて、ｄｕｔｙ（補正前）から前回補正量を減算してｄｕｔｙ＿ｔｍｐ［０．５−０．１＝０．４］を算出する。
【００７６】
Ｓ１３では、ＳＷ補正部５３５にて、ｄｕｔｙ＿ｔｍｐ及び切替禁止期間Ｐｐに基づきｄｕｔｙ（補正後）［０．４］を算出する。ここで、第１実施形態の演算ＩＩでは、演算Ｉによる補正後の第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ内に入らないことを前提とする。一方、補正後の第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ内に入る場合の処理は、次の第２実施形態で説明する。
【００７７】
Ｓ１３ではまた、減算器５３３にて、ｄｕｔｙ（補正後）からｄｕｔｙ＿ｔｍｐを減算して「今回補正量」［０．４−０．４＝０］とする。ここで、「今回補正量」は、ｄｕｔｙ＿ｔｍｐに対するｄｕｔｙ（補正後）の相対的な補正量を意味することに注意する。
ｄｕｔｙ（補正後）がｄｕｔｙ＿ｔｍｐに等しい場合は、「今回補正量」は０となる。すなわち、今回の演算ＩＩで演算Ｉの補償を終了し、次回（演算ＩＩＩ）への持ち越しが無いことを意味する。
【００７８】
以上のように第１実施形態では、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を補正して重畳サージを回避したとき、特許文献１の従来技術のようにそれだけで終わるのでなく、平均ｄｕｔｙを一定とするように第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２を補正する。
したがって、第１の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。
【００７９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による切替タイミング補正処理について、図８のタイムチャートを参照して説明する。第２実施形態では、演算ＩＩにて、演算Ｉによる補正後の第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ内に入ると予測される場合、再補正を行う。第２実施形態以下の「補正量」は、タイミングについての補正量を意味する。
なお、第２実施形態に関するフローチャートは、第３実施形態の図１０の中で示す。
【００８０】
図８中の演算開始タイミングｔｃ*Ｉにおける演算Ｉでは、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を切替禁止期間Ｐｐ１の後の切替タイミングｔｓｗ１’に補正量＋Δ１だけ補正する。この演算Ｉの補正に応じて、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２は、破線矢印で示すように、補正量＋Δ１だけ遅らせた切替タイミングｔｓｗ２’に補正される予定となる。
しかし、演算開始タイミングｔｃ*ＩＩにおいて切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ２内に入ると予測されるため、演算ＩＩでは、切替タイミングｔｓｗ２’を切替禁止期間Ｐｐ２の前のタイミングｔｓｗ２' 'に補正量−Δ２だけ再補正する。再補正された切替タイミングｔｓｗ２' 'は、補正前の第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２に対して、（＋Δ１−Δ２）のタイミングとなる。
【００８１】
この段階では、ｔ０〜ｔ４の期間における平均ｄｕｔｙは一定とならず、リアクトル電流ＩＬは一致しない。そこで、演算開始タイミングｔｃ*ＩＩＩにおける演算ＩＩＩで、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３をさらに補正する。この場合、演算ＩＩＩにて第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３を−Δ２だけ補正することで、平均ｄｕｔｙを一定とし、また、補正前後のリアクトル電流ＩＬを一致させることができる。
【００８２】
このように第２実施形態では、演算Ｉによって予定された第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ２内に入ると予測される場合、演算ＩＩにより切替禁止期間Ｐｐ２外に再補正することで、重畳サージの発生を回避することができる。
また、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３まで含めて補正量を補償することで、第１実施形態と同様に、第１の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。
【００８３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による補正方向修正処理について、図９のタイムチャート、及び、図１０のフローチャートを参照して説明する。
図９の演算ＩＩで、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２を切替禁止期間Ｐｐ２の前のタイミングｔｓｗ２' 'とするように補正量−Δ２を「仮算出する」ところまでは第２実施形態の図８と同様である。
【００８４】
さらに第３実施形態では、演算ＩＩにおける「今回の切替タイミング」である第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２（この例では立上がりタイミング）を補正量−Δ２だけ補正すると仮定したときの、「前回の補正後の立下がりタイミングｔｓｗ１’から今回の補正後の立上がりタイミングｔｓｗ２' 'までの時間Ｔ2-1（この例ではスイッチング素子のオフ時間）」を評価する。
【００８５】
この例では、評価対象となるオフ時間Ｔ2-1が所定の時間下限値α未満であるとする。別の例では、評価対象となるオフ時間が所定の時間上限値βを超える場合を想定する。
また別の例では、今回の切替タイミングが立下がりタイミングであり、前回の切替タイミングが立上がりタイミングである場合、前回の補正後の立上がりタイミングから、今回仮算出した補正後の立下がりタイミングまでのスイッチング素子のオン時間を評価対象とする。そして、評価対象となるオン時間が所定の時間下限値α未満の場合、或いは、所定の時間上限値βを超える場合を想定する。
【００８６】
高電位側スイッチング素子２３のオフ時間が下限値αより短いか、オン時間が上限値βより長い場合、高電位側スイッチング素子２３の連続通電時間が許容範囲を超え、過電流により発熱するおそれがある。
逆に、高電位側スイッチング素子２３のオフ時間が上限値βより長いか、オン時間が下限値αより短い場合、低電位側スイッチング素子２４の連続通電時間が許容範囲を超え、過電流により発熱するおそれがある。
【００８７】
そこで、評価対象となるオフ時間又はオン時間が下限値αを下回るか、又は上限値βを上回るとき、仮算出した補正量の方向とは反対方向に補正量を修正する。この例では、演算Ｉによる補正後の切替タイミングｔｓｗ２’に対し、仮算出した「早める方向」の補正量−Δ２を、反対方向である「遅らせる方向」の補正量＋Δ２に修正する。補正前の第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２を基準とすれば、補正量（＋Δ１＋Δ２）だけ補正することになり、この再々補正後の切替タイミングをｔｓｗ２' ' 'と表す。
【００８８】
この場合、再々補正後の切替タイミングｔｓｗ２' ' 'は、当然に切替禁止期間Ｐｐ２外になければならない。また、再々補正後の切替タイミングｔｓｗ２' ' 'に対する評価対象のオフ時間は、「下限値α以上、上限値β以下」の範囲に含まれていなければならない。
こうして第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２が再々補正後の切替タイミングｔｓｗ２' ' 'に補正されると、演算ＩＩＩでは、第２実施形態と同様に、ｔ０〜ｔ４の期間における平均ｄｕｔｙを一定とするように、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３を補正量＋Δ２だけ遅らせた切替タイミングｔｓｗ３' 'に補正する。
【００８９】
図１０のフローチャートは、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２に係る演算ＩＩを「今回」として、補正方向修正処理を説明するものである。
Ｓ１０（図７で定義済み）では、前回、すなわち第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正量を補償するように、今回、すなわち第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の補正量を演算する。
【００９０】
Ｓ２１、Ｓ２２は、上述の第２実施形態における演算ＩＩと共通のステップである。
Ｓ２１では、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正量に応じて補正した第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ２内に入るか否か判定する。切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ２内に入ると予測される場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、Ｓ２２にて切替タイミングｔｓｗ２’を切替禁止期間Ｐｐ２外の切替タイミングｔｓｗ２''に再補正した後、Ｓ３１に進む。切替タイミングｔｓｗ２’が切替禁止期間Ｐｐ２内に入らない場合、（Ｓ２１：ＮＯ）、ルーチンを終了する。
【００９１】
Ｓ３１では、評価対象とするスイッチング素子のオン時間又はオフ時間を、時間下限値α及び時間上限値βと比較する。評価対象とするオン時間又はオフ時間が時間下限値αを下回るか、又は、時間上限値βを上回るとき（Ｓ３１：ＹＥＳ）、仮算出した補正量の方向とは反対方向に補正量を修正する。
一方、Ｓ３１にて、評価対象とするオン時間又はオフ時間が時間下限値α以上、時間上限値β以下の範囲にあるとき（Ｓ３１：ＮＯ）、仮算出した補正量を確定する。
【００９２】
Ｓ３２後、次回の演算ＩＩＩに相当するＳ４０では、Ｓ１０の処理に準じ、第１、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１、ｔｓｗ２の累積補正量を補償し、平均ｄｕｔｙを一定とするように、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３を補正する。
このように第３実施形態では、過電流によるスイッチング素子２３、２４の発熱を防止しつつ、第１の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。
【００９３】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による補正量リセット処理について、図１１、図１２のタイムチャート、及び、図１３のフローチャートを参照して説明する。
図１１の演算ＩＩで、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２を補正量−Δ２だけ補正し、さらに、演算ＩＩＩで、平均ｄｕｔｙを一定とするように第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３についての補正量−Δ２を「仮算出する」ところまでは第２実施形態の図８と同様である。
【００９４】
さらに第４実施形態では、演算ＩＩＩにて仮算出された第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３の補正量の値を評価する。第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３の補正量が「早める方向」の負の値である場合、補正量下限値Δａと比較し、「遅らせる方向」の正の値である場合、補正量上限値Δｂと比較する。そして、負の補正量が補正量下限値Δａより小さいとき、又は、正の補正量が補正量上限値Δｂより大きいとき、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３の補正量を０に設定することを特徴とする。
【００９５】
第１、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１、ｔｓｗ２だけでなく、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３まで補正する場合、前々回、前回の補正量が累積して反映される補正量の絶対値が想定外に大きくなる可能性がある。このような場合、第４実施形態では、補正量を一旦０にリセットする方が好ましいと判断する。
図１１の例では、演算ＩＩＩで仮算出された第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３の補正量（−Δ２）が補正量下限値Δａよりも小さいため、補正量を０に設定している。
【００９６】
補正量下限値Δａ及び補正量上限値Δｂの設定について、図１２を参照して説明する。
昇圧コンバータ２０のＰＷＭ制御におけるｄｕｔｙの上下限値は、回路定数や昇圧比等に応じて、昇圧制御が成立する値を算出することができる。
図１２（ａ）に示すように、ｄｕｔｙ上限値とｄｕｔｙ（補正前）との差に応じて、コンバータキャリアＣｃの山のタイミングの前では、立下がりタイミングｔｓｗ＿ｄｎを最も遅らせることができる補正量上限値Δｂが決まり、山のタイミングの後では、立上がりタイミングｔｓｗ＿ｕｐを最も早めることができる補正量下限値Δａが決まる。
同様に図１２（ｂ）に示すように、ｄｕｔｙ（補正前）とｄｕｔｙ下限値との差に応じて、コンバータキャリアＣｃの谷のタイミングの前では、立上がりタイミングｔｓｗ＿ｕｐを最も遅らせることができる補正量上限値Δｂが決まり、谷のタイミングの後では、立下がりタイミングｔｓｗ＿ｄｎを最も早めることができる補正量下限値Δａが決まる。
【００９７】
図１３のフローチャートは、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２に係る演算ＩＩを「前回」、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３に係る演算ＩＩＩを「今回」として、補正量リセット処理を説明するものである。
Ｓ１０（演算ＩＩ）では、前々回、すなわち第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正量を補償するように、前回、すなわち第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の補正量を演算する。
【００９８】
Ｓ２１、Ｓ２２は、図１０と実質的に同一である。Ｓ２１でＹＥＳの場合、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の補正によって、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正量を完全に補償することができないため、演算ＩＩＩにて第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３の補正量を演算する要求が発生する。Ｓ２１でＮＯの場合、ルーチンを終了する。
【００９９】
Ｓ４０（演算ＩＩＩ仮）では、前々回及び前回の補正量を補償するように、今回、すなわち第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３の補正量を仮算出する。
Ｓ４１では、仮算出した負の補正量が補正量下限値Δａより小さいか、又は、仮算出した正の補正量が補正量上限値Δｂより大きいか判定する。
Ｓ４１でＹＥＳのとき、Ｓ４２にて補正量を０に設定（リセット）する。一方、Ｓ４１でＮＯのとき、その補正量が確定され、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３が補正される。
【０１００】
このように第４実施形態では、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３の補正量を、正常な昇圧制御が可能な範囲の値に制限するため、制御の暴走を防止しつつ、第１の補正によって生じる出力変動を打ち消し、昇圧制御を安定させることができる。
【０１０１】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による切替タイミング補正処理について、図１４のタイムチャートを参照して説明する。上記第１〜第４実施形態の切替タイミング補正処理がいずれも、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正によって生じたｄｕｔｙの変化を補償し「平均ｄｕｔｙを一定にする」という基本思想に立脚しているのに対し、この第５実施形態は、「昇圧後の出力電圧ＶＨを一定にする」という思想に基づくものである。
【０１０２】
第５実施形態では、演算開始タイミングｔｃ*Ｉにて、「切替禁止期間Ｐｐに入ると予想される第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１」を、切替禁止期間Ｐｐの後の切替タイミングｔｓｗ１’に補正する。そして、その後の演算開始タイミングｔｃ*ＩＩにて、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の次の「第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２」、及び、その次の「第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３」を、それぞれ、以下に説明する演算により、補正後の切替タイミングｔｓｗ２’、ｔｓｗ３’に補正する。
【０１０３】
ここで、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の一回前の切替タイミングを「基準時ｔ０」とする。また、基準時ｔ０から補正後の切替タイミングｔｓｗ１’、ｔｓｗ２’、ｔｓｗ３’までの時間を、それぞれ、補正後第１時間τ１、補正後第２時間τ２、補正後第３時間τ３とする。そして、基準時ｔ０から４回後の切替タイミングｔ４までのキャリア周期２周期（２Ｔ）の期間におけるリアクトル電流ＩＬ及び出力電圧ＶＨの変化に注目して、補正後第２時間τ２及び補正後第３時間τ３を算出することにより、第２、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’、ｔｓｗ３’を決定する。
【０１０４】
また、基準時ｔ０、補正後の切替タイミングｔｓｗ１’、ｔｓｗ２’、ｔｓｗ３’におけるリアクトル電流ＩＬを、それぞれ、Ｉ０、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３とする。さらに、便宜上、基準時ｔ０からの時間が０〜τ１の期間を「第１ターム」、τ１〜τ２の期間を「第２ターム」、τ２〜τ３の期間を「第３ターム」、τ３〜２Ｔの期間を「第４ターム」という。
【０１０５】
補正後の駆動信号ＳｃＢがオン、すなわち高電位側スイッチング素子２３がオンである第１ターム及び第３タームでは、リアクトル電流ＩＬは、Ｉ０からＩ１、及び、Ｉ２からＩ３に減少する。また、駆動信号ＳｃＢがオフ、すなわち低電位側スイッチング素子２４がオンである第２ターム及び第４タームでは、リアクトル電流ＩＬは、Ｉ１からＩ２、及び、Ｉ３からＩ４に増加する。したがって、駆動信号ＳｃＢがオフからオンに転換する立上がり時のリアクトル電流Ｉ０、Ｉ２は極大値となり、駆動信号ＳｃＢがオンからオフに転換する立下がり時のリアクトル電流Ｉ１、Ｉ３は極小値となる。
【０１０６】
昇圧コンバータ２０の入力電圧ＶＬ、出力電圧ＶＨ、及び、リアクトル２１のインダクタンスＬを用いて、リアクトル電流ＩＬの減少時の傾き（＜０）は式（２．１）で、増加時の傾き（＞０）は式（２．２）で、表される。
リアクトル電流ＩＬ減少時の傾き＝（ＶＬ−ＶＨ）／Ｌ  ・・・（２．１）
リアクトル電流ＩＬ増加時の傾き＝ＶＬ／Ｌ            ・・・（２．２）
【０１０７】
また、平滑コンデンサ２５のキャパシタンスをＣ、モータジェネレータ４に流れる負荷電流をＩｍとすると、駆動信号ＳｃＢがオンである第１ターム及び第３タームの出力電圧ＶＨは、式（３．１）で、第２ターム及び第４タームの出力電圧ＶＨは、式（３．２）で表される。
【数２】
2016013022.tif 000004
【０１０８】
負荷電流Ｉｍを一定とし、係数（１／Ｃ）を１とすると、第１ターム及び第３タームの出力電圧ＶＨは、破線ハッチングで図示した台形の正の面積Ｓ１、Ｓ３に相当し、第２ターム及び第４タームの出力電圧ＶＨは、同様に図示した長方形の負の面積−Ｓ２、−Ｓ４に相当する。第５実施形態は、第１ターム及び第３タームの面積の和（Ｓ１＋Ｓ３）が、第２ターム及び第４タームの面積の絶対値の和（Ｓ２＋Ｓ４）に等しくなるように各切替タイミングの補正量を設定し、出力電圧ＶＨを一定にすることを目的とする。
【０１０９】
以下、出力電圧ＶＨを一定にするための演算の詳細について説明する。
図１４に示す演算開始タイミングｔｃ*ＩＩにおいて、コンバータキャリアＣｃのキャリア周期Ｔ、リアクトル２１のインダクタンスＬ、昇圧コンバータ２０の入力電圧ＶＬ、出力電圧ＶＨ、負荷電流Ｉｍ、リアクトル電流Ｉ０、Ｉ１、及び、補正後第１時間τ１は、定数又は既知の変数として扱う。
【０１１０】
ここで、入力電圧ＶＬ、出力電圧ＶＨ、負荷電流Ｉｍ等は、長いスパンでは当然に変化する。しかし、本演算前後の短期間では定数であるとみなし、例えば、演算開始タイミングｔｃ*ＩＩ以前のある時点での瞬時値を採用してもよいし、過去の所定期間の平均値を採用してもよい。また、リアクトル電流Ｉ１及び補正後第１時間τ１は、直前の演算開始タイミングｔｃ*Ｉでの演算によって決定されている。
一方、演算開始タイミングｔｃ*ＩＩにおいて、未来の切替タイミングｔｓｗ２’、ｔｓｗ３’におけるリアクトル電流Ｉ２、Ｉ３、補正後第２時間τ２、及び補正後第３時間τ３は未知の値である。
【０１１１】
上述のとおり、（Ｓ１＋Ｓ３）＝（Ｓ２＋Ｓ４）より式（４．１）を設定する。以下の式（４．１）〜（４．１０）では、Ｉ０〜Ｉ４、τ１〜τ３の「０」〜「４」の数字を下付き文字で記載する。
【数３】
2016013022.tif 000005
【０１１２】
次に、各タームにおける終了時間と開始時間との差に対するリアクトル電流ＩＬの傾きを式に表す。第４タームでは、「Ｉ４＝Ｉ０」の関係から、式（４．２）が得られる。
【数４】
2016013022.tif 000006
【０１１３】
また、第２ターム、第３タームについて、式（４．３）、（４．４）が得られる。
【数５】
2016013022.tif 000007
【０１１４】
式（４．１）を整理すると、式（４．５）となる。
【数６】
2016013022.tif 000008
【０１１５】
式（４．２）及び式（４．３）の両辺を足し合わせると、式（４．６）が導かれる。
【数７】
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【０１１６】
式（４．２）、式（４．３）、式（４．４）より、未知のリアクトル電流Ｉ２、Ｉ３を消去すると、式（４．７）が導かれる。ここで、式（４．７）の右辺を「Ｋ」とし、簡単な式（４．８）に書き換える。Ｋは、既知の値のみで算出される定数である。
【数８】
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【０１１７】
式（４．５）に式（４．６）、式（４．８）を代入し、補正後第２時間τ２を消去すると、式（４．９）が導かれる。
【数９】
2016013022.tif 000011
【０１１８】
式（４．９）を補正後第３時間τ３について整理すると、式（４．１０）が得られる。
【数１０】
2016013022.tif 000012
【０１１９】
式（４．１０）によると、既知の値のみを用いて補正後第３時間τ３を算出することができる。補正後第３時間τ３が算出できれば、式（４．８）を用いて補正後第２時間τ２を算出することができ、第２、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’、ｔｓｗ３’を決定することができる。
【０１２０】
以上のように、第５実施形態は、上述の第１〜第４実施形態に対し、「第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を切替禁止期間Ｐｐ外に移動する補正によって生じた変動を、その後の第２、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２、ｔｓｗ３の補正によって補償する」という点で、本発明の技術的特徴を共通に有する。それにより、直流電圧変換器及び電力変換器における重畳サージの発生を回避しつつ、補正によって生じる出力変動を打ち消し、制御を安定させることができる。
【０１２１】
一方、上述の第１〜第４実施形態では、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正によって生じた変動を「平均ｄｕｔｙを一定とする」という思想で補償するのに対し、第５実施形態では、「出力電圧ＶＨを一定とする」という思想で補償する点が異なる。
【０１２２】
また、補正演算のタイミングに関し、上述の第１〜第４実施形態では、各補正対象の切替タイミングの直前の演算開始タイミングにおいて、前回、又は、前々回及び前回の補正量を参照して今回の補正量を決定するのに対し、第５実施形態では、演算開始タイミングｔｃ*ＩＩにおいて、次回及び次々回に相当する第２、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２’、ｔｓｗ３’を同時に演算する点が異なる。いわば、「過去に遡る補正」と「未来を予定する補正」との違いである。ただし、明細書の最後の「その他の実施形態」でも述べるように、平均ｄｕｔｙを一定とするように補正する実施形態においても、「未来を予定する補正」を行うようにしてもよい。
【０１２３】
＜インバータの切替タイミングを補正する形態＞
次に、インバータ３０の切替タイミングを補正する第６実施形態について、図１５の全体構成図、及び、図１６のタイムチャートを参照して説明する。
図１５に示すスイッチング制御装置６０は、図１の昇圧コンバータ切替補正手段５３に代えて、「電力変換器切替補正手段」としてのインバータ切替補正手段６３を有しており、昇圧コンバータに関する制御ブロックとインバータに関する制御ブロックとの構成が図１の構成と逆になっている。
【０１２４】
切替禁止期間算出手段６２は、図３に示される切替禁止期間Ｐｐを算出する点で、図１の切替禁止期間算出手段５２と同じ機能を有する。しかし、切替禁止期間Ｐｐの情報を送る先がインバータ切替補正手段６３である点が異なるため、切替禁止期間算出手段５２とは異なる符号「６２」を付している。
【０１２５】
図１６のタイムチャートは、図４に対応し、インバータ３０の切替タイミングの補正処理を示すものである。三相交流インバータを想定すると、図１５のタイムチャートは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれにも共通に対応する。
ｄｕｔｙがキャリアＣｉを上回るとき、インバータ駆動信号Ｓｉはオン状態となり、ｄｕｔｙがキャリアＣｉを下回るとき、インバータ駆動信号Ｓｉはオフ状態となる。
【０１２６】
切替禁止期間算出手段６２は、昇圧コンバータ２０のスイッチング素子２３、２４の切替タイミングに先立ち、当該切替タイミングに同期した所定期間にわたってインバータ３０のスイッチング素子３１〜３６の切替を禁止する「インバータ切替禁止期間Ｐｐ」を算出する。
【０１２７】
インバータ切替補正手段６３は、いずれか１相以上の切替タイミングが切替禁止期間Ｐｐ内に入ると予測される場合、その相の切替タイミングを「第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１」とする。以後、その相について、上述の実施形態による昇圧コンバータの切替タイミングの補正と同様に、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正によって生じる出力変動を、その後の第２、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２、ｔｓｗ３の補正によって補償する。
【０１２８】
これにより、インバータ３０についても、第１の補正対象の切替タイミング補正によって重畳サージの発生を回避しつつ、第１の補正によって生じる出力変動を打ち消し、モータジェネレータ４の通電制御を安定させることができる。
【０１２９】
（その他の実施形態）
（ア）本発明の「直流電圧変換器」は、入力電圧を昇圧する昇圧コンバータに限らず、入力電圧を降圧する降圧コンバータでもよい。また、昇降圧コンバータは、上下アームのスイッチング素子対を含むものに限らず、少なくとも一つのスイッチング素子を含むものであればよい。
昇圧コンバータにおいて指令電圧ＶＨｃｏｍを算出する方法として、指令電圧生成部で指令トルクｔｒｑ*及び電気角速度ωに基づいて算出する方法（図２参照）以外の方法を用いてもよい。例えば、「インバータ制御でのｄｑ軸電圧Ｖｄ、Ｖｑから指令電圧ＶＨｃｏｍを算出する」、「車両の状態（例えばエンジン始動時）に応じて上位ＥＣＵから指令電圧ＶＨｃｏｍを指令する」、公知技術の転用等が考えられる。
【０１３０】
（イ）本発明の「電力変換器」は、直流電力を交流電力に変換するインバータに限らず、直流電力を直流電力に変換し、例えば直流電動機を駆動するＨブリッジ回路でもよい。また、インバータの場合、交流電力の相数は、三相に限らず四相以上でもよい。さらに、電力変換器は１つに限らず、複数の電力変換器を有する構成としてもよい。
【０１３１】
（ウ）上記実施形態では、昇圧コンバータ制御回路５１及びインバータ制御回路６１は昇圧コンバータ２０の制御量、及びインバータ３０の制御量として、スイッチング素子のｄｕｔｙを演算する。昇圧コンバータ駆動回路５４及びインバータ駆動回路６４は、ｄｕｔｙとキャリアとの比較に基づいてＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ制御による駆動を行う。
しかし、スイッチング素子の駆動信号を生成する方法はこれに限らない。何らかの方法でオンオフの切替タイミングを制御可能なスイッチング制御装置であれば、本発明による切替タイミング補正処理を適用することができる。
また、キャリアを用いる実施形態において、キャリアは三角波でなく鋸波でもよい。
【０１３２】
（エ）本発明において、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２に対する補正の演算時期の構成は、次のいずれとしてもよい。
［１］第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２を「今回」の補正対象の切替タイミングとして、その直前に補正量を決定する構成であり、前回の切替タイミングである第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正量を参照して、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の補正量を決定する。上記第１〜第４実施形態に相当する。第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ３に対する補正の演算時期についても同様に考えることができる。
【０１３３】
［２］第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を「今回」の補正対象の切替タイミングとして、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を切替禁止期間Ｐｐ外に補正すると同時に、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１の補正量を反映して、次回の切替タイミングである第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の補正量を決定する。
第１〜第４実施形態の変形例として、次回のｄｕｔｙを予め推定演算して切替禁止期間Ｐｐを算出すれば、第１の補正対象の切替タイミングｔｓｗ１を補正する時点で、第２の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２の補正演算を同時に実施することも可能である。
なお、上記第５実施形態では、演算開始タイミングｔｃ*ＩＩにおいて、第２、第３の補正対象の切替タイミングｔｓｗ２、ｔｓｗ３に対する補正を同時に演算する。
【０１３４】
（オ）ＰＷＭ制御を行う構成において切替タイミングを補正する方法として、上記実施形態では基本的にｄｕｔｙを変更する方法を説明した。しかし、第５実施形態以外では、図２にも括弧内に記載したように、キャリア周期（周波数）を変更することで切替タイミングを補正してもよい。
さらに、切替タイミングは、時間軸上で定義する方法の他、モータジェネレータ４の電気角で定義してもよい。
【０１３５】
（カ）「電力変換器」が出力する電力によって駆動される「負荷」はモータジェネレータ等の回転機に限らず、放電管やＸ線発生装置等の高電圧を用いる装置であってもよい。
（キ）負荷としての回転機等は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として用いられるものに限らず、車両の補機用や、車両以外の電車、昇降機、一般機械等に用いられるものであってもよい。少なくともサージ電圧の重畳が問題となる可能性があるシステムに対し、本発明のスイッチング制御装置は有効に適用される。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  ・・・モータジェネレータ駆動システム（負荷駆動システム）、
１５・・・バッテリ（直流電源）、
２０・・・昇圧コンバータ（直流電圧変換器）、
２１・・・リアクトル、
２３、３１、３２、３３・・・高電位側スイッチング素子、
２４、３４、３５、３６・・・低電位側スイッチング素子、
３０・・・インバータ（電力変換器）、
４  ・・・モータジェネレータ（負荷）、
５０、６０・・・スイッチング制御装置、
５１・・・昇圧コンバータ制御回路（直流電圧変換器制御回路）、
５２・・・切替禁止期間算出手段、
５３・・・昇圧コンバータ切替補正手段（直流電圧変換器切替補正手段）、
５４・・・昇圧コンバータ駆動回路（直流電圧変換器駆動回路）、
６１・・・インバータ制御回路（電力変換器制御回路）、
６２・・・切替禁止期間算出手段、
６３・・・インバータ切替補正手段（電力変換器切替補正手段）、
６４・・・インバータ駆動回路（電力変換器駆動回路）。
【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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