JP5915746B2 - 昇圧コンバータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両用の電力供給システムにおいて昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置の技術分野に関する。

この種の制御装置として、特許文献１には、極小負荷状態で昇圧コンバータの動作を休止しても昇圧コンバータの出力電圧を保持可能な負荷駆動システムの制御装置が開示されている。

この装置によれば、複数の負荷の各負荷電力の総和である総負荷電力が零を跨ぐ所定範囲内の値であるときにコンバータのスイッチング動作が休止される。また、総負荷電力が当該所定範囲内の値であるとき、指令値と昇圧コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するように、負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた指令が補正される。このため、極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても昇圧コンバータの出力電圧を保持することができるとされている。また、極小負荷状態又は無負荷状態であれば昇圧コンバータを休止できることから、昇圧コンバータでの損失を低減できるとされている。

尚、特許文献１と同様の制御を単一の負荷に対して適用した負荷駆動システムの制御装置も提案されている（特許文献２参照）。

特開２０１１−１５６０３号公報 特開２０１０−２８３９３２号公報

引用文献１及び２に開示された装置（以下、適宜「従来装置」と表現する）では、昇圧コンバータの休止中にその出力電圧ＶＨ（文献中では「二次電圧Ｖ２」とされる）が低下しないことが、昇圧コンバータを休止させるための条件となっている。即ち、逆に言えば、この従来装置は、出力電圧ＶＨが変動する又は変動せざるを得ない条件下では昇圧コンバータを休止させることができないとの見地に立っている。理想的な無負荷条件を除けば、例えば引用文献１の第［０００５］段落にも記載されるように、一般的には無負荷と定義される条件下でも微小な負荷変動は発生するが、従来装置では、この負荷変動が抑制されるように負荷装置の指令トルクを補正することによって、出力電圧ＶＨの変化を抑えているのである。

ところで、負荷装置に要求されるトルクは、損失低減に係る昇圧コンバータ側の事情とは無関係である。負荷装置に要求されるトルクを補正するにあたって、負荷装置の実際の出力トルクが要求値から大きく乖離してしまっては、負荷装置本来の役割を果たすことが難しくなる。とりわけ、負荷装置が車両駆動用の電動機である場合、車軸に繋がる駆動軸に対し供給されるトルクが要求トルクから乖離すると、動力性能やドライバビリティに大きな影響が及びかねない。従って、従来装置では、文献中に一貫して記載されるが如く、極小負荷（総負荷電力が零を跨ぐ所定範囲）の負荷領域でなければ制御そのものが成立しない。

ここで、負荷装置が電動機と発電機とを含む構成においては、発電機で得られた電力を電動機の力行駆動に利用することにより電力収支の維持に努めることも不可能ではない。しかしながら、負荷の消費電力は電圧値及び電流値に基づいて推定せざるを得ず、誤差を含む。従って、発電機と電動機との間で電力収支を正確に一致させることは容易ではなく、結局は、電力の推定精度が担保され易い小負荷領域でなければ、このような制御は十分に機能しない。また、大負荷領域でこのような制御を行った場合、昇圧コンバータの出力電圧の変動を抑制し得たとしても、負荷装置と昇圧コンバータとを含むシステム全体の効率はかえって低下し易い。即ち、昇圧コンバータの損失低減が実践上の意義を失い易い。

従来装置では、このように負荷装置が極限られた条件下にある場合でなければ、昇圧コンバータを休止させることによる利益を享受することができない。従って、その効果は極めて限定的であり、昇圧コンバータの昇圧損失や、昇圧コンバータの出力電圧により負荷装置を駆動する際に生じる損失を含む、システム全体の損失（以下、適宜「トータル損失」と表現する）を十分に低減することが難しい。即ち、従来装置には、トータル損失の低減効果が不十分であるという技術的問題点がある。

本発明は、係る技術的問題点に鑑みてなされたものであり、トータル損失を低減可能な昇圧コンバータの制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置は、電源電圧ＶＢを有する直流電源と、スイッチング手段を備え、昇圧指令電圧に基づいた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む所定の昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段とを備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、前記昇圧制御を実行する昇圧制御手段と、前記出力電圧ＶＨが直前の前記昇圧制御の実行時における前記昇圧指令電圧を含む範囲に維持されるように、前記検出される出力電圧ＶＨに基づいた前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置によれば、昇圧制御の間欠処理（以下、適宜「間欠処理」と略称する）が実行される。間欠処理とは、昇圧制御の停止と昇圧制御の再開（即ち、停止の解除）とを繰り返す処理である。

昇圧コンバータの昇圧動作には、スイッチング手段のスイッチングリプル等に起因する昇圧損失が伴う。昇圧制御が停止している期間においては、この昇圧損失はゼロとなるから、昇圧制御の停止措置は、トータル損失の低減に有効である。

一方、昇圧制御を間欠動作させる代わりに、昇圧制御が停止した状態を可及的に維持する旨の技術思想は、上記従来装置についての説明に記載した如く従来周知である。即ち、この場合、本来、昇圧コンバータが停止状態にあれば負荷装置の駆動条件に応じて増減するのが自然である出力電圧ＶＨが、負荷装置側の駆動条件の補正により維持される。係る技術思想についても、昇圧コンバータの昇圧制御を停止させる点については同様である。

しかしながら、このように出力電圧ＶＨの変動を許容せずに負荷装置側でのみ帳尻を合わせる技術思想、言い換えれば、昇圧制御を停止させることと昇圧コンバータの出力電圧ＶＨが維持されることとが一義的関係となる技術思想は、不自然であり非合理的である。何故なら、負荷装置が電力回生状態にあれば昇圧コンバータに蓄積される電気エネルギが増加し、負荷装置が力行状態にあれば当該電気エネルギが減少するといった自然の成り行きに反して出力電圧ＶＨを維持するには、元々出力電圧ＶＨの変動が生じない、極限定された負荷領域に限って昇圧制御を停止させるか、或いは負荷装置に要求される負荷（例えば、電力供給システムが搭載され得る車両を駆動するための駆動トルク）を無視するよりないからである。従って、従来装置の技術思想では、トータル損失を十分には低減することができない。

一方、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置において実現される間欠処理とは、予め設定される範囲内、又は予め設定される設定基準に従ってその都度個別具体的に設定される範囲内における出力電圧ＶＨの変動を許容した上でなされる昇圧制御の停止措置である。

ここで、間欠処理は、検出手段により検出される昇圧コンバータの出力電圧ＶＨに基づいて行われる。即ち、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置は、近年における、スイッチング手段のスイッチング性能（例えば、スイッチング周波数）の飛躍的向上を背景として、昇圧コンバータの動作状態を制御要素として利用できる点を見出し、昇圧コンバータを一種の電力制御装置として積極的に使用する技術的前提に立っている。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置が適用された場合、負荷装置側で帳尻を合わせることが難しい負荷条件においても何ら問題なく昇圧制御を停止することができ、上記従来装置が適用された場合と較べて、昇圧制御の停止頻度は明らかに高くなり、また昇圧制御の停止期間の合計は明らかに長くなる。従って、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置によれば、トータル損失をより低減することが可能となるのである。

尚、間欠処理における昇圧制御の停止とは、昇圧制御において適宜生じる、スイッチング手段を構成する各スイッチング素子の個々の動作の停止ではなく、昇圧コンバータの昇圧動作そのものの停止、即ちシャットダウンを意味する。この種の昇圧コンバータの一般的な制御においては、三角波であるキャリア信号と、昇圧指令電圧に対応するデューティ信号とが一致する毎に、スイッチング素子のスイッチング状態が切り替わる。ここで、スイッチング手段が一のスイッチング素子から構成される場合（例えば、片アーム型の昇圧コンバータ等がこれに該当する）、オンからオフへの切り替えが生じるタイミングにおいてスイッチング手段は一時的に全停止しているとみなし得るが、このような全停止は、昇圧制御の一環として必然的に生じる全停止に過ぎず、本発明に係る昇圧コンバータの停止とは意味合いが異なるものである。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記電源電圧ＶＢ、前記昇圧コンバータの耐電圧、前記昇圧指令電圧及び前記負荷装置が駆動される際に生じる損失のうち少なくとも一つに基づいて前記範囲を設定する設定手段を更に具備する（第２項）。

この態様によれば、設定手段により、出力電圧ＶＨの維持すべき範囲が設定される。従って、出力電圧ＶＨの変動をその都度最適な範囲に留めることが可能となり、トータル損失の低減に効果的である。尚、設定手段により設定される範囲とは、例えば下記（１）〜（６）の範囲を含み得る。

（１）電源電圧ＶＢよりも高圧側の範囲
（２）昇圧コンバータの耐電圧よりも低圧側の範囲
（３）昇圧指令電圧との偏差が所定値以内となる範囲
（４）昇圧指令電圧に対して所定割合以内となる範囲
（５）昇圧指令電圧と較べて負荷装置の駆動時に生じる損失の増加量が所定値以内となる範囲
（６）昇圧指令電圧と較べて負荷装置の駆動時に生じる損失の増加量が所定割合以内となる範囲
尚、上記（５）及び（６）は、理想的には、昇圧指令電圧が、負荷装置の駆動条件に応じて、その都度負荷装置の駆動に最適な（即ち、損失が最小となる）電圧値に設定されることを前提としている。このような最適値を前提とした場合、負荷装置を駆動するにあたっての損失は、昇圧指令電圧に対して低圧側においても高圧側においても増加するが、昇圧指令電圧付近ではその増加量は大きくはない（即ち、変化が緩慢である）。従って、予め実験的に、経験的に又は理論的に、昇圧コンバータの昇圧制御を停止させることによる昇圧損失の低減量が負荷駆動時の損失増加量を上回る範囲、即ち、トータル損失を低減し得る範囲を事前に定めておくこともできる。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記間欠制御手段は、前記昇圧制御の間欠処理において、前記出力電圧ＶＨが前記範囲の境界値を超える場合に前記昇圧制御を再開させる（第３項）。

この態様によれば、間欠処理において、昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを上記維持すべき範囲に好適に維持することができる。尚、範囲の境界値とは、端的には、電力回生時に適用される上限値と力行時に適用される下限値とを意味する。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記間欠制御手段は、前記昇圧制御の間欠処理において、前記出力電圧ＶＨを、前記昇圧指令電圧と前記範囲の境界値との間で変動させる（第４項）。

この態様によれば、間欠処理において、昇圧コンバータの出力電圧ＶＨが昇圧指令電圧と境界値との間で変動する。従って、境界値のみを判断基準とする場合に生じ得るハンチングを防止すると共に、然るべき場合における出力電圧ＶＨの昇圧指令電圧への迅速な復帰を促すことができる。

尚、この態様における出力電圧ＶＨの変動幅を規定する昇圧指令電圧とは、直前の昇圧制御における厳密な昇圧指令電圧でなくてもよく、直前の昇圧制御において出力電圧ＶＨを昇圧指令電圧に収束させる際に定常的に生じ得る収束誤差を含んだある程度の幅を有していてもよい。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（第５項）。

この態様によれば、出力電圧ＶＨの変動幅が所定値以内である場合に間欠処理が許可される。出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある程度の期間にわたる出力電圧ＶＨの挙動の定量的指標を包括する概念であり、その定義は一義的でない。例えば、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における、昇圧指令電圧と出力電圧ＶＨとの偏差の平均値であってもよい。或いは、ある期間において生じた昇圧指令電圧と出力電圧ＶＨとの偏差の最大値であってもよい。或いは、出力電圧ＶＨの変動幅とは、ある期間における出力電圧ＶＨの変化量の最大値であってもよい。

この態様によれば、昇圧指令電圧が一定である場合において出力電圧ＶＨが安定した場合に間欠処理の実行が許可されるため、トータル損失低減に確たる効果を期待することができる。また、昇圧指令電圧が変化している場合においては、昇圧指令電圧を目標値とする出力電圧ＶＨも変化するから、結果的に当該変動幅も大きくなる。即ち、所定値の設定如何により、このような場合について間欠処理の実行を禁止することも容易にして可能となり、トータル損失低減に確たる効果を得ることができる。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記電力供給システムは、前記昇圧コンバータ又は前記直流電源に流れる電流を検出する電流検出手段を更に具備し、前記間欠制御手段は、前記検出される電流が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（第６項）。

昇圧コンバータ又は直流電源に流れる電流（尚、負荷装置の駆動条件に応じて正負いずれの値も採り得る）の絶対値が大きい場合、昇圧制御の停止に伴う出力電圧ＶＨの変化は相対的に速くなる。従って、上述した範囲が一定である場合には、出力電圧ＶＨは比較的短時間で当該範囲の境界値に律束され、昇圧制御が再開される。昇圧制御の停止期間がこのように短くなると、場合によっては、昇圧制御の停止による昇圧損失の低減量よりも、昇圧制御が再開され再び昇圧制御が停止されるまでの昇圧損失の増加量の方が大きくなり、間欠処理によるトータル損失低減に係る効果が得られない。

この態様によれば、検出された電流値が所定値以内である場合に間欠処理が開始される、言い換えれば、検出された電流値が所定値より大きい場合には間欠処理が許可されないため、トータル損失を確実に低減することができる。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記直流電源又は前記負荷装置の出力変化の度合いを特定する出力変化特定手段を具備し、前記間欠制御手段は、前記特定される出力変化の度合いが所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（第７項）。

直流電源又は負荷装置の出力変化の度合いが大きい場合、昇圧制御の停止に伴う出力電圧ＶＨの変化は相対的に速くなる。従って、上述した範囲が一定である場合には、出力電圧ＶＨは比較的短時間で当該範囲の境界値に律束され、昇圧制御が再開される。昇圧制御の停止期間がこのように短くなると、場合によっては、昇圧制御の停止による昇圧損失の低減量よりも、昇圧制御が再開され再び昇圧制御が停止されるまでの昇圧損失の増加量の方が大きくなり、間欠処理によるトータル損失低減に係る効果が得られない。

この態様によれば、特定された出力変化の度合いが所定値以内である場合に間欠処理が開始される、言い換えれば、特定された出力変化の度合いが所定値より大きい場合には間欠処理が許可されないため、トータル損失を確実に低減することができる。

尚、電力供給システムが車両に搭載され、車両に搭載された負荷装置の駆動に利用される構成においては、出力変化の度合いが所定値より大きい場合とは、例えば急加速やスリップ等の走行条件に対応し得る。

本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記電力供給システムは、車両に搭載される（第８項）。

車両は、本発明に係る電力供給システムの適用対象として好適である。

車両搭載を前提とした、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の他の態様では、前記車両は、前記車両の動力源として、前記負荷装置となる力行及び回生可能な少なくとも一つの回転電機を備える（第９項）。

この態様によれば、負荷装置が車両駆動用の少なくとも一つの回転電機を含む。また特に、この回転電機が、力行と回生とが可能な所謂モータジェネレータとして構成される。即ち、この態様によれば、車両は、所謂ハイブリッド車両又はＥＶ（Electric Vehicle）である。この種の車両においては、特に電力節減の必要性が高く、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置により得られる実践上の利益が大である。

車両が少なくとも一つの回転電機を備えた、本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記車両は、内燃機関と、力行及び回生可能な前記負荷装置となる第１回転電機と、前記第１回転電機に連結された第１回転要素、前記内燃機関に連結された第２回転要素及び車軸に繋がる駆動軸に連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた差動機構と、前記駆動軸に連結された、力行及び回生可能な前記負荷装置となる第２回転電機とを備えたハイブリッド車両であり、前記間欠制御手段は、前記第１及び第２回転電機のうち一方が力行状態にあり他方が回生状態にある場合において、前記第１及び第２回転電機の電力収支が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する（第１０項）。

この態様によれば、車両が、相互に差動回転可能な回転要素を含む差動機構により内燃機関と回転電機との間で動力分配（トルク分配）を行うハイブリッド車両として構成される。このタイプのハイブリッド車両は、内燃機関に反力を与える反力要素としての回転電機と、駆動軸との間のトルクの入出力を担う駆動要素としての回転電機と、内燃機関とが相互協調して駆動軸に必要なトルクを供給する。

ここで、この種のハイブリッド車両では、例えば高速小負荷走行時等において、反力要素として第１回転電機が力行状態に、駆動要素としての第２回転電機が回生状態となる場合がある。このような特殊な状況下では、第１回転電機と第２回転電機との間で電力授受がなされ、電力授受における入出力損失を考慮すれば、第１及び第２回転電機の電力収支はゼロに近くなる。従って、このような状況下において間欠処理が実行されると、昇圧コンバータ停止時の出力電圧ＶＨの変化が緩慢となり、昇圧コンバータの停止期間を十分に長くすることができる。

電力収支が所定値以内である場合に昇圧制御の間欠処理がなされる本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記電力収支が所定値以内であることを条件として前記昇圧制御の間欠処理が開始される場合において、前記電力収支が釣り合うように前記第１及び第２回転電機並びに前記内燃機関を制御する電力収支制御手段を更に具備する（第１１項）。

この態様によれば、上記の如く電力収支が殆ど釣り合う状況下において、電力収支制御手段により、当該電力収支が釣り合うように第１及び第２回転電機並びに内燃機関が制御される。即ち、このような状況下では電力収支が殆ど釣り合うことを利用し、電力収支がより完全な均衡状態へ向けて制御される。従って、係る状況が継続する限りにおいて、理想的には昇圧コンバータを永続的に停止させることができる。

電力収支制御手段を備えた本発明に係る昇圧コンバータの制御装置の一の態様では、前記電力収支制御手段は、前記電力収支を釣り合わせる際に、前記第１回転電機の回転数を変化させることにより前記内燃機関の動作点を変化させる（第１２項）。

この種のハイブリッド車両においては、先述したように第１回転電機が反力要素として内燃機関に反力を与える構成となっている。一方、第２回転電機は駆動軸側に連結されており、その回転数は車速に律束されている。従って、電力収支制御手段により電力収支を釣り合わせるに際しては、第１回転電機の動作状態を調整するのが妥当である。一方、第１回転電機と第２回転電機との電力収支が殆ど釣り合う状況では、第１回転電機の回転数は低いことが多い。電力とは回転電機の出力であり、細かい計算を省略すれば、回転数とトルクとの積であるから、第１回転電機の動作状態を調整して電力収支を調整しようとすれば、必然的に第１回転電機のトルク変化が大きくなる。この第１回転電機のトルク変化は、内燃機関の回転数を上昇させる要因となるため、電力収支制御手段による調整は、運転者からみて違和感を生じ易い。

この態様によれば、電力収支調整手段が電力収支を調整するにあたって、第１回転電機の回転数を変化させ、内燃機関の動作点を違和感の少ない最適動作点まで変化させることができる。従って、より好適に電力収支の釣り合いを図ることができる。

尚、この態様では、前記電力収支制御手段は、前記昇圧制御の間欠処理による損失低減量が、前記内燃機関の動作点を変化させることによる損失増加量を上回る範囲で前記内燃機関の動作点を変化させてもよい（第１３項）。

一方、上記のように内燃機関の動作点を変更すると、内燃機関の熱効率が低下する可能性がある。この態様によれば、少なくとも間欠処理による損失低減量が係る動作点変更による損失悪化量を上回る範囲で動作点の変更が許可される。従って。本発明に係る根本的効果を阻害しない範囲で、ドライバビリティの低下を抑制することができる。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るモータ駆動システムのシステム構成図である。 図１のモータ駆動システムの制御装置における、昇圧制御部のブロック図である。 図１のモータ駆動システムの制御装置における、他の昇圧制御部のブロック図である。 図１のモータ駆動システムの制御装置における、インバータ制御部のブロック図である。 図１のモータ駆動システムにおける間欠制御のフローチャートである。 図５の間欠制御の実行過程における昇圧コンバータの出力電圧ＶＨ及び昇圧損失Ｌｃｖの一時間推移を例示するタイミングチャートである。 図５の間欠制御が実行された場合の、コンバータ損失Ｌｃｖｔとバッテリ電流ＩＢとの関係を例示する図である。 図５の間欠制御において参照される昇圧コンバータの出力電圧ＶＨの上下限値の一の設定態様について説明する図である。 図５の間欠制御の実行過程における昇圧コンバータの出力電圧ＶＨの上下限値の他の設定態様について説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る間欠制御のフローチャートである。 バッテリ電流ＩＢに対する昇圧コンバータの損失差分ΔＬｃｖの特性を例示するである。 間欠制御の実行過程における昇圧コンバータの出力電圧ＶＨ及び昇圧損失Ｌｃｖの他の時間推移を例示するタイミングチャートである。 本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１３のハイブリッド車両におけるモータ駆動システムのシステム構成図である。 図１３のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の概略構成図である。 図１５のハイブリッド駆動装置におけるエンジンの模式的断面図である。 図１５のハイブリッド駆動装置の動作共線図である。 図１５のハイブリッド駆動装置の動力循環時における動作共線図である。 図１４のモータ駆動システムの動力循環時における電気パスを説明する図である。 本発明の第５実施形態に係る間欠制御のフローチャートである。 第５実施形態の効果に係り、図１４のモータ駆動システムの動力循環時における電気パスを説明する他の図である。 第６実施形態に係る電力調整処理を説明するための動作共線図である。

＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の各種実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本実施形態に係るモータ駆動システム１０の構成について説明する。ここに、図１は、モータ駆動システム１０の構成を概念的に表すシステム構成図である。

図１において、モータ駆動システム１０は、図示せぬ車両に搭載され、制御装置１００、昇圧コンバータ２００、インバータ３００及び直流電源Ｂを備え、車両の駆動力源となる負荷装置としてのモータジェネレータＭＧを駆動可能に構成された、本発明に係る「電力供給システム」の一例である。

制御装置１００は、モータ駆動システム１０の動作を制御可能に構成された、本発明に係る「昇圧コンバータの制御装置」の一例たる電子制御ユニットである。制御装置１００は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種電子制御装置、各種コントローラ或いはマイコン装置等の形態を採り得るコンピュータシステムとして構成される。制御装置１００は、図１において不図示の昇圧制御部１１０及びインバータ制御部１２０を備えるが、各制御部の構成については後述する。また、制御装置１００は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置を備えており、予めＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する間欠制御を実行可能に構成される。

直流電源Ｂは、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の各種二次電池セル（例えば、セル電圧数Ｖ）が複数（例えば、数百個）直列に接続された、電源電圧ＶＢ（例えば、２００Ｖ）の二次電池ユニットである。尚、直流電源Ｂとしては、この種の二次電池に替えて又は加えて、電気二重層キャパシタや大容量のコンデンサ、フライホイール等が用いられてもよい。

昇圧コンバータ２００は、リアクトルＬ１と、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２と、ダイオードＤ１及びＤ２と、キャパシタＣとを備えた、本発明に係る「昇圧コンバータ」の一例たる昇圧回路である。

昇圧コンバータ２００において、リアクトルＬ１の一方端は、直流電源Ｂの正極に接続される正極線（符号省略）に接続され、他方端は、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との中間点、即ち、スイッチング素子Ｑ１のエミッタ端子と、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子との接続点に接続される。

スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、上記正極線と直流電源Ｂの負極に接続される負極線（符号省略）との間に直列に接続された、本発明に係る「スイッチング手段」の一例である。スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子は上記正極線に、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ端子は上記負極線に接続されている。ダイオードＤ１及びＤ２は、夫々のスイッチング素子において、エミッタ側からコレクタ側への電流のみを許容する整流素子である。

尚、本実施形態において、スイッチング素子は、リアクトルＬ１の端部との接続点よりも高電位側のスイッチング素子Ｑ１と、同じく低電位側のスイッチング素子Ｑ２とから構成されており、双アーム型の昇圧コンバータを構成している。但し、このようなスイッチング素子の構成は一例であり、昇圧コンバータは、図１でスイッチング素子Ｑ２のみを備えた片アーム型の昇圧コンバータであってもよい。

スイッチング素子Ｑ１及びＱ２並びに後述するインバータ３００の各スイッチング素子（Ｑ３乃至Ｑ８）は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等として構成される。

キャパシタＣは、正極線と負極線との間に接続されたコンデンサである。このキャパシタＣの端子間電圧、即ち、正極線と負極線との間の電位差ＶＨは、昇圧コンバータ２００の出力電圧である。尚、これ以降キャパシタＣの出力電圧ＶＨを、適宜「出力電圧ＶＨ」と表現する。

インバータ３００は、ｐ側スイッチング素子Ｑ３及びｎ側スイッチング素子Ｑ４を含むＵ相アーム（符号省略）、ｐ側スイッチング素子Ｑ５及びｎ側スイッチング素子Ｑ６を含むＶ相アーム（符号省略）及びｐ側スイッチング素子Ｑ７及びｎ側スイッチング素子Ｑ８を含むＷ相アーム（符号省略）を備えた電力変換器である。インバータ３００の夫々のアームは、上記正極線と上記負極線との間に並列に接続されている。

尚、スイッチング素子Ｑ３乃至Ｑ８には、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２と同様、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す整流用ダイオードＤ３乃至Ｄ８が夫々接続されている。また、インバータ３００における各相アームのｐ側スイッチング素子とｎ側スイッチング素子との中間点は、夫々モータジェネレータＭＧの各相コイルに接続されている。

モータジェネレータＭＧは、ロータに永久磁石が埋設されてなる三相交流電動発電機である。モータジェネレータＭＧは、図示されない車両の駆動輪に機械的に連結され、車両を駆動するためのトルクを発生可能に構成される。また、モータジェネレータＭＧは、主として車両の制動時において、車両の運動エネルギの入力を受けて電力回生（即ち、発電）を行うこともできる。この車両が、モータジェネレータＭＧの他に動力源としてのエンジンを備えたハイブリッド車両である場合、このモータジェネレータＭＧは、当該エンジンに機械的に連結され、エンジンの動力により電力回生を行ったり、エンジンの動力をアシストしたり出来るように構成されていてもよい。尚、本実施形態に係る車両は、この種のハイブリッド車両であっても、動力源として当該モータジェネレータＭＧのみを備えた電気自動車であってもよい。

モータ駆動システム１０には、不図示のセンサ群が付設されており、直流電源Ｂの電圧ＶＢ、昇圧コンバータ２００のリアクトルＬ１に流れるバッテリ電流ＩＢ（本発明に係る、「直流電源又は昇圧コンバータに流れる電流」の一例）、出力電圧ＶＨ、インバータ３００におけるｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗ並びにモータジェネレータＭＧのロータの回転角たるモータ回転位相θ等が適宜検出される構成となっている。また、これらセンサ群を構成するセンサの各々は、制御装置１００と電気的に接続されており、検出された値は、制御装置１００により適宜参照可能な構成となっている。

モータ駆動システム１０において、昇圧コンバータ２００及びインバータ３００は、制御装置１００と電気的に接続されており、制御装置１００によりその駆動状態が制御される構成となっている。ここで特に、昇圧コンバータ２００は、制御装置１００が実行する昇圧制御により制御される。昇圧制御においては、制御装置１００から供給される信号ＰＷＣに基づいて、正極線と負極線との間の電圧、即ち、出力電圧ＶＨを直流電源Ｂの電源電圧ＶＢ以上に昇圧することが可能である。この際、出力電圧ＶＨが目標値であるＶＨ指令値ＶＨｔｇよりも低ければ、スイッチング素子Ｑ２のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線を直流電源Ｂ側からインバータ３００側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧ＶＨを上昇させることができる。一方、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇよりも高ければ、スイッチング素子Ｑ１のオンデューティが相対的に大きくされ、正極線をインバータ３００側から直流電源Ｂ側へ流れる電流を増加させることができ、出力電圧ＶＨを低下させることができる。

次に、図２を参照し、制御装置１００において昇圧コンバータ２００を制御する昇圧制御部１１０の構成について説明する。ここに、図２は、昇圧制御部１１０のブロック図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図２において、昇圧制御部１１０は、インバータ入力演算部１１１、加減算器１１２、電圧制御演算部１１３、キャリア生成部１１４及び比較器１１５を備える。

インバータ入力演算部１１１は、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの目標値を表すＶＨ指令値ＶＨｔｇ（即ち、本発明に係る「昇圧指令電圧」の一例）を生成する回路である。例えば、インバータ入力演算部１１１は、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲ及びモータ回転速度ＭＲＮから算出されるモータジェネレータＭＧの出力値に基づいて、モータジェネレータＭＧを駆動する際の損失が最も小さくなるようにＶＨ指令値ＶＨｔｇを生成する。このようなＶＨ指令値ＶＨｔｇの値は、予め実験的に、経験的に又は理論的に適合され、ＲＯＭに適合値として格納されている。

加減算部１１２は、出力電圧ＶＨの検出値をＶＨ指令値ＶＨｔｇから減算し、減算結果を電圧制御演算部１１３へ出力する。電圧制御演算部１１３は、ＶＨ指令値ＶＨｔｇから出力電圧ＶＨの検出値を減算してなる減算結果を加減算部１１２から受け取ると、出力電圧ＶＨをＶＨ指令値ＶＨｔｇに一致させるための制御量を演算する。この際、例えば、比例項（Ｐ項）及び積分項（Ｉ項）を含む公知のＰＩ制御演算等が用いられる。電圧制御演算部１１３は、算出された制御量を、電圧指令値として比較器１１５に出力する。

一方、キャリア生成部１１４は、三角波からなるキャリア信号を生成し、比較器１１５に送出する。比較器１１５では、電圧制御演算部１１３から供給される電圧指令値とこのキャリア信号とが比較され、その電圧値の大小関係に応じて論理状態が変化する、先述した信号ＰＷＣが生成される構成となっている。この生成された信号ＰＷＣは、昇圧コンバータ２００のスイッチング素子Ｑ１及びＱ２に出力される。昇圧制御部１１０は、以上のように構成される。

尚、図２に例示された構成は、電圧制御を実現する回路構成であるが、昇圧コンバータ２００の制御形態は、このような電圧制御に限定されない。ここで、図３を参照し、制御装置１００の昇圧制御部１１０’の構成について説明する。ここに、図３は、昇圧制御部１１０’のブロック図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、昇圧制御部１１０’は、電圧制御演算部１１３と比較器１１５との間に、加減算器１１７及び電流制御演算部１１８を備える。

一方、キャリア生成部１１４は、比較器１１５の他に、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路１１６にも送出される。Ｓ／Ｈ回路１１６は、キャリア生成部１１４から受けるキャリア信号の山及び谷のタイミングでバッテリ電流ＩＢをサンプリングする。

ここで、昇圧制御部１１０’においては、電圧制御演算部１１３において、出力電圧ＶＨをＶＨ指令値ＶＨｔｇに一致させるための電流指令値ＩＲが生成されており、加減算器１１７は、この電流指令値ＩＲからＳ／Ｈ回路１１６によってサンプリングホールドされたバッテリ電流ＩＢの検出値を減算する。減算された結果は、電流制御演算部１１８に送出される。

電流制御演算部１１８では、バッテリ電流ＩＢを電流指令値ＩＲに一致させるための制御量が演算される。この際、例えば、比例項（Ｐ項）及び積分項（Ｉ項）を含む公知のＰＩ制御演算等が用いられる。電流制御演算部１１８は、算出された制御量を、デューティ指令値ｄとして比較器１１５に出力する。

比較器１１５では、このデューティ指令値ｄとキャリア信号との大小関係が比較され、信号ＰＷＣが生成且つ各スイッチング素子へ供給される。即ち、昇圧制御部１１０’は、電流制御を実現する回路構成となっている。このような構成によっても昇圧コンバータ２００を好適に制御することができる。

次に、図４を参照し、インバータ制御部１２０の構成について説明する。ここに、図４は、インバータ制御部１２０のブロック図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図４において、インバータ制御部１２０は、電流指令変換部１２１、電流制御部１２２、２相／３相変換部１２３、３相／２相変換部１２４、キャリア生成部１１４（昇圧制御部１１０と共用される）及びＰＷＭ変換部１２５から構成される。

電流指令変換部１２１は、モータジェネレータＭＧのトルク指令値ＴＲに基づいて、２相の電流指令値（Ｉｄｔｇ、Ｉｑｔｇ）を生成する。

一方、インバータ３００からは、フィードバック情報として、ｖ相電流Ｉｖとｗ相電流Ｉｗが３相／２相変換部１２４に供給される。３相／２相変換部１２４では、これらｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗから、三相電流値が、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑからなる２相電流値に変換される。変換された後の２相電流値は、電流制御部１２２に送出される。

電流制御部１２２では、電流指令変換部１２１において生成された２相の電流指令値と、この３相／２相変換部１２４から受け取った２相電流値Ｉｄ及びＩｑとの差分に基づいて、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧からなる２相の電圧指令値が生成される。生成された２相の電圧指令値Ｖｄ及びＶｑｈは、２相／３相変換部１２３に送出される。

２相／３相変換部１２３では、２相の電圧指令値Ｖｄ及びＶｑが、３相電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに変換される。変換された３相電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ及びＶｗは、ＰＷＭ変換部１２５に送出される。

ここで、ＰＷＭ変換部１２５は、キャリア生成部１１４から所定のキャリア周波数ｆｃａｒを有するキャリアＣａｒを受け取る構成となっており、このキャリアＣａｒと、変換された３相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗとの大小関係を比較する。更に、ＰＷＭ変換部１２５は、その比較結果に応じて論理状態が変化する、ｕ相スイッチング信号Ｇｕｐ及びＧｕｎ、ｖ相スイッチング信号Ｇｖｐ及びＧｖｎ並びにｗ相スイッチング信号Ｇｗｐ及びＧｗｎを生成してインバータ３００に供給する。

より具体的には、各相に対応するスイッチング信号のうち、「ｐ」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちｐ側スイッチング素子（Ｑ３、Ｑ５及びＱ７）を駆動するための駆動信号であり、「ｎ」なる識別子が付記された信号は、各相のスイッチング素子のうちｎ側スイッチング素子（Ｑ４、Ｑ６及びＱ８）を駆動するための駆動信号を意味する。

ここで特に、キャリアＣａｒと各相電圧指令値との比較において、各相電圧指令値がキャリアＣａｒよりも小さい値からキャリアＣａｒに一致すると、ｐ側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。また、各相電圧指令値がキャリアＣａｒよりも大きい値からキャリアＣａｒに一致すると、ｎ側スイッチング素子をターンオンさせるためのスイッチング信号が生成される。即ち、スイッチング信号は、オンオフが表裏一体の信号であり、各相のスイッチング素子は、ｐ側とｎ側とのうち常にいずれか一方がオン状態であり、他方がオフ状態となる。

インバータ３００が、各相スイッチング信号により規定される各スイッチング素子の駆動状態に変化する又は維持されると、その変化した又は維持された駆動状態に対応する回路状態に従って、モータジェネレータＭＧが駆動される構成となっている。尚、このようなインバータ３００の制御態様は、所謂ＰＷＭ制御の一態様である。

尚、一般的に、車両駆動用のモータジェネレータＭＧは、上述したＰＷＭ制御の他に、公知の過変調制御及び矩形波制御が併用される場合が多い。本実施形態に係るモータ駆動システム１０においても、インバータ３００の制御態様は、車両の走行条件に応じて適宜切り替えられるものとする。

＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態の動作として、制御装置１００により実行される間欠制御について説明する。

＜間欠制御の概要＞
昇圧コンバータ２００は、バッテリＢの電源電圧ＶＢを昇圧する必要がある場合において、制御装置１００により実行される先述した昇圧制御により、電源電圧ＶＢを昇圧している。昇圧制御においては、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨが、定常的にはＶＨ指令値ＶＨｔｇに維持される。尚、ＶＨ指令値ＶＨｔｇは、例えば、６５０Ｖ程度の値を採り得る。

一方、昇圧コンバータ２００のスイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、昇圧制御に伴う昇圧動作において、絶えずスイッチング状態が切り替わっている。このスイッチング状態の切り替えにはスイッチングリプルと称される電圧変動が伴うため、昇圧コンバータ２００は、昇圧制御において常に昇圧損失Ｌｃｖを生じている。この昇圧損失Ｌｃｖは、昇圧コンバータ２００、インバータ３００及びモータジェネレータＭＧを含む電力系全体の損失であるトータル損失Ｌｔを増加させる要因となる。モータ駆動システム１０において制御装置１００により実行される間欠制御は、このトータル損失Ｌｔを低減するための制御である。

＜間欠制御の詳細＞
ここで、図５を参照し、間欠制御の詳細について説明する。ここに、図５は、間欠制御のフローチャートである。尚、間欠制御は、制御装置１００が一定周期で繰り返し実行する制御であるとする。

図５において、制御装置１００は、ＶＨ指令値ＶＨｔｇが電源電圧ＶＢよりも高いか否か、即ち、昇圧制御が実行されているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ＶＨ指令値ＶＨｔｇが電源電圧ＶＢ以下である場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、制御装置１００は、間欠制御を終了する。尚、先に述べたように、間欠制御は一定周期で繰り返される制御であり、終了後然るべき時間経過の後に再び処理ステップＳ１０１から再度実行される。

ＶＨ指令値ＶＨｔｇが電源電圧ＶＢよりも高い場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、即ち、昇圧制御が実行されている場合、制御装置１００は、間欠フラグが「１」に設定されているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。間欠フラグは、昇圧制御の間欠処理の実行履歴を表すフラグであり、実行履歴がある場合、クリアされるまで「１」に維持される。間欠フラグの初期値は「０」である。従って、間欠制御の初期実行時には、ステップＳ１０２は「ＮＯ」側に分岐する。

間欠フラグが「０」である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、制御装置１００は、昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨが安定しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、「出力電圧ＶＨが安定している」とは、二つの意味を含む。

即ち、一つは、ＶＨ指令値ＶＨｔｇが一定期間以上不変であること、もう一つは、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに収束していることである。ステップＳ１０３に係る実際の判断処理は各種考えられる。例えば、後者の意味においては、ＶＨ指令値ＶＨｔｇと出力電圧ＶＨとの偏差が基準値以下であること、ＶＨ指令値ＶＨｔｇと出力電圧ＶＨとの偏差が基準値以下である状態が所定時間以上継続していること、一定期間にわたる出力電圧ＶＨの変動の度合いが所定値以下であること等が判断条件とされてもよい。出力電圧ＶＨが安定していない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、間欠制御は終了する。

一方、出力電圧ＶＨが安定している場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、制御装置１００は、昇圧コンバータ２００を停止させる（ステップＳ１０７）。尚、昇圧コンバータ２００を停止させるとは、昇圧コンバータ２００の昇圧動作を停止させることを意味し、昇圧コンバータ２００をシャットダウンさせることを意味する。

昇圧コンバータ２００を停止させると、制御装置１００は間欠フラグを「１」に設定する（ステップＳ１０８）。即ち、昇圧制御の間欠処理の履歴が記憶される。

間欠フラグが「１」に設定されると、制御装置１００は、出力電圧ＶＨが下限値ＶＨＬ以上且つ上限値ＶＨＨ以下の範囲に維持されているか否かを判定する（ステップＳ１０９）。この下限値ＶＨＬと上限値ＶＨＨとに挟まれた範囲は、本発明に係る「範囲」の一例であり、下限値ＶＨＬ及び上限値ＶＨＨは、夫々本発明に係る「境界値」の一例である。

出力電圧ＶＨが当該範囲内に維持されている場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、間欠制御は終了する。また、出力電圧ＶＨが当該範囲を逸脱した場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、制御装置１００は、昇圧コンバータ２００の停止措置を解除する（ステップＳ１１０）。尚、昇圧コンバータ２００の停止措置を解除するとは、ＶＨ指令値ＶＨｔｇに基づいた昇圧制御が再開されることを意味する。昇圧制御が再開されると、間欠制御は終了する。

一方、ステップＳ１０８において間欠フラグが「１」に設定されたため、次回に訪れるステップＳ１０２では、処理が「ＹＥＳ」側に分岐し（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０４が実行される。

ステップＳ１０４では、前回昇圧制御が停止されてからＶＨ指令値ＶＨｔｇが変更されていないか否かが判定される。補足すると、昇圧制御が停止されていても、負荷装置としてのモータジェネレータＭＧの駆動条件は絶えず変化している。従って、当該駆動条件に応じて設定されるＶＨ指令値ＶＨｔｇ自体は適宜変化し得る。前回昇圧制御が停止されてからＶＨ指令値ＶＨｔｇが変更された場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御装置１００は間欠フラグを「０」にリセットし（ステップ１０５）、間欠制御を終了する。

一方、前回停止時からＶＨ指令値ＶＨｔｇの変更が無い場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御装置１００は、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに達したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、ステップＳ１１０に係る停止解除措置が講じられるまでは、出力電圧ＶＨは、ＶＨ指令値ＶＨｔｇから乖離する側へ変化する。従って、ステップＳ１０６は「ＮＯ」側に分岐し、ＶＨ指令値ＶＨｔｇが変化しない限り、出力電圧ＶＨが当該範囲を逸脱するまで昇圧制御が停止された状態が継続する。

また、ステップＳ１１０に係る停止解除措置が講じられた場合には、出力電圧ＶＨは再開された昇圧制御によりその時点の出力電圧ＶＨから直前の昇圧制御の実行時におけるＶＨ指令値ＶＨｔｇへ向けて収束を開始する。従って、然るべき時間経過の後には出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに到達し、ステップＳ１０６が「ＹＥＳ」側に分岐する。このようにして昇圧制御の再開後に出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに達すると（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、再び昇圧コンバータ２００は停止される（ステップＳ１０７）。

このように、間欠制御においては、ＶＨ指令値ＶＨｔｇが不変である限りにおいて、出力電圧ＶＨはＶＨ指令値ＶＨｔｇと上限値ＶＨＨ又は下限値ＶＨＬとの間で変動する。尚、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇと上限値ＶＨＨとの間で変動する場合とは、モータジェネレータＭＧが回生状態にあることを意味し、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇと下限値ＶＨＬとの間で変動する場合とは、モータジェネレータＭＧが力行状態にあることを意味する。

＜間欠制御の効果＞
次に、図６を参照し、間欠制御の効果について説明する。ここに、図６は、間欠制御の実行過程における、出力電圧ＶＨ及び昇圧損失Ｌｃｖの一時間推移を例示するタイミングチャートである。

図６において、上段は出力電圧ＶＨの時間推移を表し、下段は昇圧損失Ｌｃｖの時間推移を表す。尚、図６において、ＶＨ指令値ＶＨｔｇは、ＶＨｔｇａ（ＶＨｔｇａ＞ＶＢ）であるとする。

出力電圧ＶＨの時間推移において、時刻ｔ０における出力電圧ＶＨはＶＨ指令値ＶＨｔｇａで概ね安定している。ここで、時刻ｔ１までその安定状態が継続すると、先の間欠制御におけるステップＳ１０３が「ＹＥＳ」側に分岐して昇圧コンバータ２００が停止される。昇圧コンバータ２００が停止されると、負荷装置であるモータジェネレータＭＧの駆動状態に応じて、出力電圧ＶＨは増加又は減少する。図６では、モータジェネレータＭＧが力行状態にあり、時刻ｔ１以降出力電圧ＶＨが減少する時間推移が、図示ＰＲＦ＿ＶＨ１（実線）として例示される。また、モータジェネレータＭＧが回生状態にあり、時刻ｔ１以降出力電圧ＶＨが増加する時間推移が、図示ＰＲＦ＿ＶＨ２（破線）として例示される。尚、これ以降、ＰＲＦ＿ＶＨ１を例にとって説明することとする。

時刻ｔ１以降減少し続ける出力電圧ＶＨが、時刻ｔ２において、ＶＨ指令値ＶＨｔｇａに対応する下限値ＶＨＬａに到達すると、先の間欠制御におけるステップＳ１０９が「ＮＯ」側に分岐し、昇圧制御が再開される。その結果、出力電圧ＶＨは、時刻ｔ３においてＶＨ指令値ＶＨｔｇａに復帰する。時刻ｔ３において出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇａに復帰すると、再び昇圧コンバータ２００は停止される。

一方、昇圧損失Ｌｃｖの時間推移を見ると、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの第１期間ＰＯＤ１に概ね一定であった昇圧損失Ｌｃｖは、時刻Ｔ１において昇圧制御が停止するとゼロとなる。昇圧損失Ｌｃｖは、時刻ｔ１から昇圧制御が再開される時刻ｔ２に至るまでの第２期間ＰＯＤ２において、ゼロに維持される。また、時刻ｔ２において昇圧制御が再開されると、昇圧損失Ｌｃｖは増加し、時刻ｔ２から昇圧制御が再び停止する時刻ｔ３に至るまでの第３期間ＰＯＤ３においてゼロより大きい値となる。

ここで、昇圧制御の停止から停止解除を経て再び昇圧制御が停止するまでの一ターム、即ち図示第２期間ＰＯＤ２及び第３期間ＰＯＤ３を合算した期間における昇圧損失Ｌｃｖの収支は、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに維持され続けた場合を基準（即ち、ゼロ）とすると、損失低減量と損失増加量との差分となる。

損失低減量は、図示損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ１（濃い斜線ハッチング部）と損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ２（薄い斜線ハッチング部）との和であり、損失増加量は図示損失増加量Ｌｃｖｉｎｃ（横線ハッチング部）である。図６においては、便宜上、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ２と損失増加量Ｌｃｖｉｎｃとの絶対値が等しくなっており、間欠制御により実現される昇圧損失Ｌｃｖの収支は、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ１に等しくなる。損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ１は負値であるから、間欠制御により昇圧損失Ｌｃｖが大きく低減されることが分かる。尚、当該収支は、昇圧制御停止後の出力電圧ＶＨの変動が緩慢である程、負側により大きくなる。

次に、図７を参照し、間欠制御において、単位時間当たりに昇圧コンバータ２００で生じる昇圧損失Ｌｃｖについて説明する。ここに、図７は、間欠制御が実行された場合の、コンバータ損失Ｌｃｖｔとバッテリ電流ＩＢとの関係を例示する図である。尚、コンバータ損失Ｌｃｖｔとは、昇圧制御の停止から停止解除を経て再び昇圧制御が停止するまでの一ターム、即ち図６における第２期間ＰＯＤ２及び第３期間ＰＯＤ３を合算した期間における昇圧損失Ｌｃｖの総和を当該期間の長さで除した値であり、単位時間当たりに昇圧コンバータ２００で生じる昇圧損失Ｌｃｖを意味する。

図７において、縦軸にコンバータ損失Ｌｃｖｔが、横軸にバッテリ電流ＩＢが夫々表される。

図示ＰＲＦ＿Ｌｃｖｔｃｍｐ（破線参照）は、比較例であり、本実施形態に係る間欠制御が実行されずに当該期間において出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに維持された場合のコンバータ損失である。

一方、図示ＰＲＦ＿Ｌｃｖｔ（実線参照）は、本実施形態に係る間欠制御が実行された場合のコンバータ損失Ｌｃｖｔである。このように、本実施形態に係る間欠制御が実行された場合、図６を参照すれば、第２期間ＰＯＤ２において昇圧損失Ｌｃｖがゼロとなるため、第３期間ＰＯＤ３において昇圧損失Ｌｃｖが多少増加しても、単位時間当たりの値であるコンバータ損失Ｌｃｖｔは比較例に較べて大きく減じられる。特に、バッテリ電流ＩＢが十分に小さい場合には、第２期間ＰＯＤ２が相対的に長くなることから、コンバータ損失Ｌｃｖｔは大きく減少する。即ち、間欠制御によれば、コンバータ損失Ｌｃｖｔを減少させることによってトータル損失Ｌｔを低減することが可能である。

＜範囲の設定＞
ここで、間欠制御において参照される出力電圧ＶＨの維持すべき範囲について、図８及び図９を参照して説明する。ここに、図８は、当該範囲を規定する上下限値の一設定態様を説明する図である。また、図９は、当該範囲を規定する上下限値の他の設定態様を説明する図である。尚、これらの図において、既出の各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図８において、縦軸及び横軸には夫々トータル損失Ｌｔ及び出力電圧ＶＨが表される。また、昇圧コンバータ２００において昇圧制御が実行されている場合のトータル損失Ｌｔの特性が図示ＰＲＦ＿ＯＮ（破線）として、昇圧コンバータ２００において昇圧制御が停止されている場合のトータル損失Ｌｔの特性が図示ＰＲＦ＿ＯＦＦ（実線）にとして、夫々表されている。

昇圧コンバータ２００のＶＨ指令値ＶＨｔｇは、負荷装置としてのモータジェネレータＭＧの駆動条件に対して、トータル損失Ｌｔが最小となるように決定されており（図示白丸参照）、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇより増加しても減少してもトータル損失Ｌｔは増加する。このような二次関数的関係は、昇圧コンバータ２００を停止させても変わることがなく、特性ＰＲＦ＿ＯＦＦは、概ね特性ＰＲＦ＿ＯＮを昇圧コンバータ２００の昇圧損失Ｌｃｖの分だけ下方にシフトした形となっている。

ここで、出力電圧ＶＨがＶＨｅｘ１に維持された状態から、間欠制御を実行すると、昇圧制御の停止時点を境にキャパシタＣの蓄積エネルギの変化が生じることから、トータル損失Ｌｔは、特性ＰＲＦ＿ＯＦＦにおける図示マーカｍｋ１からマーカｍｋ２の範囲に対応した値となる。この時点では、昇圧制御の停止がトータル損失Ｌｔの低減に顕著に効果的である。

一方、昇圧制御が停止されている期間において、出力電圧ＶＨはモータジェネレータＭＧの駆動条件に応じてＶＨ指令値（この場合、ＶＨｅｘ１）から徐々に乖離する。即ち、モータジェネレータＭＧが力行駆動されていれば出力電圧ＶＨは徐々に減少し、モータジェネレータＭＧが回生駆動されていれば出力電圧ＶＨは徐々に増加する。その結果、マーカｍｋ１は特性ＰＲＦ＿ＯＦＦ上を左方に移動し、マーカｍｋ２は特性ＰＲＦ＿ＯＦＦ上を右方に移動する。いずれにせよトータル損失Ｌｔは徐々に増加する。

他方、このように徐々にトータル損失Ｌｔが増加していく過程において、昇圧制御停止時のトータル損失Ｌｔは、昇圧制御実行時のＶＨ指令値ＶＨｅｘ１に対応するトータル損失Ｌｔ１に到達する（図示マーカｍｋ３又はｍｋ４参照）。トータル損失ＬｔがＬｔ１に到達すると、昇圧制御を停止することの利得は消失する。即ち、それ以上昇圧制御の停止を継続すると、トータル損失Ｌｔは、昇圧制御継続時のトータル損失Ｌｔ１よりも大きくなる。

このような観点から言えば、当該範囲の下限値を図示マーカｍｋ３に対応するＶＨＬｅｘ１に、上限値を図示マーカｍｋ４に対応するＶＨＨｅｘ１に夫々決定することは合理的且つ妥当である。即ち、当該範囲はこのように定められていてもよい。

図９においては、当該範囲の他の設定手法が示される。

図９では、範囲がＶＨ指令値ＶＨｅｘ２に対して所定割合の範囲として定められる。即ち、ある補正係数ｘ（ｘ＜１）を使用して、下限値ＶＨＬｅｘ２がＶＨｅｘ２−ｘ・ＶＨｅｘ２とされ、上限値ＶＨＨｅｘ２がＶＨｅｘ２＋ｘ・ＶＨｅｘ２とされる。図示するように、補正係数ｘを適切に設定しておけば、トータル損失ＬｔがＬｔ１を超えないように上下限値を設定することは難しいことではない。このように範囲がＶＨ指令値ＶＨｔｇに対する割合で一律に決定される場合には、制御装置１００側の負担が軽減される。

本実施形態では、図８及び図９を参照して、範囲を規定する上下限値の設定手法の一部を例示したが、範囲の設定態様はここに例示したものに限定されない。極端な場合、下限値は電源電圧ＶＢ、上限値は昇圧コンバータ２００の耐電圧に設定されていてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、図１０を参照し、本発明の第２実施形態に係る間欠制御について説明する。ここに、図１０は、第２実施形態に係る間欠制御のフローチャートである。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１０において、ステップＳ１０２で間欠フラグが「１」である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、制御装置１００は、昇圧コンバータ２００、インバータ３００及びモータジェネレータＭＧを含む電力系の駆動条件が前回の昇圧制御停止時点から変化していないか否かを判定する（ステップＳ２０１）。当該駆動条件は一義的でないが、ここでは、この駆動条件をバッテリ電流ＩＢであるとする。

一方、ステップＳ１０２で間欠フラグが「０」である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、制御装置１００は、間欠許可条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。間欠許可条件とは、第１実施形態で説明した、出力電圧ＶＨが安定していることに加えて、ステップＳ２０１で説明した駆動条件としてのバッテリ電流ＩＢの絶対値が所定値以内であることを含む。間欠許可条件が成立する場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、昇圧コンバータ２００が停止され（ステップＳ１０７）、間欠許可条件が成立しない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、間欠制御は終了する。

このように、第２実施形態に係る間欠制御では、バッテリ電流ＩＢを昇圧制御の停止可否を判断するにあたっての判断要素として利用する構成となっている。ここで、図１１を参照し、バッテリ電流ＩＢを当該判断要素とすることの意義を説明する。ここに、図１１は、バッテリ電流ＩＢに対する昇圧コンバータ２００の損失差分ΔＬｃｖの特性を例示する図である。

尚、損失差分ΔＬｃｖとは、昇圧制御の間欠処理がなされない場合、即ち出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに維持され続けた場合の昇圧損失Ｌｃｖに対する差分を意味し、正値を採る場合には損失が悪化し、負値を採る場合には損失が減少することを意味する・
図１１では、バッテリ電流ＩＢが負側に大きい旨に相当する図示損失悪化領域（ハッチング表示参照）において、損失差分ΔＬｃｖが正値を採る。即ち、昇圧損失Ｌｃｖが悪化する。

ここで、このような損失の昇圧損失Ｌｃｖの悪化が生じる理由について図１２を参照して説明する。ここに、図１２は、間欠制御の実行過程における出力電圧ＶＨ及び昇圧損失Ｌｃｖの時間推移を例示する図である。尚、同図において、図６と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１２において、図６と同様、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇａに維持されている状態から昇圧制御が停止された場合が示されている。但し、今回は、バッテリ電流ＩＢの絶対値が図６の場合よりも大きくなっており、図１１で説明した損失悪化領域の値となっている。

時刻ｔ３において昇圧制御が停止されたとする。昇圧制御が停止されると、モータジェネレータＭＧへ供給される電力は、キャパシタＣからの持ち出しとなり、キャパシタＣの蓄積エネルギが、便宜的にキャパシタＣの静電容量をｃとすれば、１／２・ｃ・（ＶＨ）^２となることから、出力電圧ＶＨが低下する。ここで、損失悪化領域に該当する大電流ＩＢが流れる場合、出力電圧ＶＨの低下速度が大きくなるため、出力電圧ＶＨが下限値ＶＨＬａに達するまでの時間が短くなる。その結果、時刻ｔ４において、出力電圧ＶＨは下限値ＶＨＬａに達し、昇圧制御が再開される。また、時刻ｔ５において出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇａに復帰する。

ここで、出力電圧ＶＨがＶＨ指令値ＶＨｔｇに維持され続けた場合を基準（即ち、ゼロ）として、昇圧制御の停止から停止解除を経て再び昇圧制御が停止するまでの一ターム、即ち時刻ｔ３からｔ５に至る期間における昇圧損失Ｌｃｖの収支を計算する。この損失収支は、既に説明したように、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃ（負値）と損失増加量Ｌｃｖｉｎｃ（正値）との差分となるが、損失低減量Ｌｃｖｒｄｃは、バッテリ電流ＩＢが大きい程、顕著に小さくなり、損失増加量Ｌｃｖｉｎｃは、バッテリ電流ＩＢに大きく影響されない。その結果、損失収支は正側に傾き、基準と較べて昇圧損失Ｌｃｖは大きくなる。即ち、この場合、昇圧制御の間欠処理が、昇圧損失Ｌｃｖをかえって増加させる結果となってしまうのである。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る間欠制御について説明する。尚、第３実施形態に係る間欠制御は、図１０に例示した第２実施形態とのものと図面の上では等しいため、ここでは図１０を使用して説明することとする。

第３実施形態に係る間欠制御では、ステップＳ２０１における「駆動条件」及びステップＳ２０２における「間欠許可条件」が第２実施形態と異なっている。具体的には、第３実施形態では、モータジェネレータＭＧ又はバッテリＢの出力変化率が駆動条件として参照される。出力変化率とは、出力の絶対値ではなく、その時間変化率を意味する。

ステップＳ２０２における「間欠許可条件」は、この場合、当該出力変化率が所定値以内であることとして定義される。尚、係る条件は、第１実施形態に係る「出力電圧ＶＨが安定していること」及び第２実施形態に係る「バッテリ電流ＩＢの絶対値が所定値以内であること」に加えられる形で採用されてもよい。

ここで、モータジェネレータＭＧ或いはバッテリＢの出力変化率が大きい場合の例として、車両において頻繁なアクセルオンオフが生じたり、急加速や急減速が生じたりした場合、或いは車両がスリップしたり、逆に過度なグリップが生じたりした場合、バッテリ電流ＩＢやモータジェネレータＭＧの出力は過渡的にゼロ点を通過し得る。しかしながら、このような過渡的状況下で昇圧制御の停止を許可してしまうと、これら駆動条件の急変化に昇圧コンバータ２００の動作が追従出来なくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、この種の過渡的状況下で昇圧制御の間欠処理が禁止され、モータ駆動システム１０の性能が担保されるのである。

尚、ここで例示される出力変化率に替えて、モータ回転数やアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Ｔａの変化率が使用されてもよい。

＜第４実施形態＞
第１乃至第３実施形態では、本発明に係る負荷装置として一のモータジェネレータＭＧが使用される例を説明したが、負荷装置は複数のモータジェネレータであってもよい。ここでは、負荷装置として二つのモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両１における昇圧制御の間欠処理について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１３を参照し、本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両１の構成について説明する。ここに、図１３は、ハイブリッド車両１の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、既出の各図と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１３において、ハイブリッド車両１は、制御装置１００、モータ駆動システム２０、アクセル開度センサ４００及び車速センサ５００並びにハイブリッド駆動装置ＨＢを備えた、本発明に係る「車両」の一例である。

ハイブリッド駆動装置ＨＢは、ハイブリッド車両１の車軸たる左車軸ＳＦＬ（左前輪ＦＬに対応）及び右車軸ＳＦＲ（右前輪ＦＲに対応）に駆動力としての駆動トルクを供給することによりハイブリッド車両１を駆動するドライブユニットである。ハイブリッド駆動装置ＨＢの詳細な構成については後述する。

モータ駆動システム２０は、負荷装置としてのモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を駆動するための、本発明に係る「電力供給システム」の他の一例である。

ここで、図１４を参照し、モータ駆動システム２０の構成について説明する。ここに、図１４は、モータ駆動システム２０のシステム構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１４において、モータ駆動システム２０は、インバータ３００の代わりにインバータ３１０を備える点において、第１乃至第３実施形態に係るモータ駆動システム１０と相違している。インバータ３１０は、上記各実施形態に係るモータジェネレータＭＧに相当するモータジェネレータＭＧ２を駆動する、上記各実施形態に係るインバータ３００と同様の構成を有する第２インバータ回路３１０２（即ち、Ｑ３、Ｑ５及びＱ７の各ｐ側スイッチング素子並びにＱ４、Ｑ６及びＱ８の各ｎ側スイッチング素子を含むインバータ回路）と、モータジェネレータＭＧ１を駆動する第１インバータ回路３１０１とを備える。第１インバータ回路３１０１は、第２インバータ回路３１０２と電気的に並列に設置される。

第１インバータ回路３１０１は、スイッチング素子として、ｕ相、ｖ相及びｗ相の各相について、ｐ側スイッチング素子Ｑ１３、Ｑ１５及びＱ１７を、またｎ側スイッチング素子Ｑ１４、Ｑ１６及びＱ１８を夫々備える。整流用のダイオードについても同様である。

図１３に戻り、アクセル開度センサ４００は、ハイブリッド車両１の図示せぬアクセルペダルの操作量たるアクセル開度Ｔａを検出可能に構成されたセンサである。アクセル開度センサ４００は、制御装置１００と電気的に接続されており、検出されたアクセル開度Ｔａは、制御装置１００に適宜参照される構成となっている。

車速センサ５００は、ハイブリッド車両１の車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ５００は、制御装置１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、制御装置１００に適宜参照される構成となっている。

次に、図１５を参照し、ハイブリッド駆動装置ＨＢの詳細な構成について説明する。ここに、図１５は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１５において、ハイブリッド駆動装置ＨＢは、エンジン６００、入力軸ＩＳ、ＭＧ１出力軸７００、動力分割機構８００、駆動軸ＯＳ、モータジェネレータＭＧ１、モータジェネレータＭＧ２及び減速装置９００を備える。

エンジン６００は、本発明に係る「内燃機関」の一例たる多気筒ガソリンエンジンであり、ハイブリッド車両１の主たる動力源として機能するように構成されている。ここで、図１６を参照し、エンジン６００の詳細な構成について説明する。ここに、図１６は、エンジン６００の構成を概念的に表す模式的断面図である。

尚、本発明における「内燃機関」とは、少なくとも一の気筒を有し、当該気筒内部において、例えばガソリン、軽油或いはアルコール等の各種燃料を含む混合気が燃焼した際に発生する熱エネルギを、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等の物理的又は機械的な伝達手段を適宜介して運動エネルギとして取り出し可能に構成された機関を包括する概念である。係る概念を満たす限りにおいて、本発明に係る内燃機関の構成は、エンジン６００のものに限定されず各種の態様を有してよい。

図１６において、エンジン６００は、気筒６０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置６０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン６０３の往復運動を、コネクティングロッド６０４を介してクランクシャフト６０５の回転運動に変換可能に構成されている。クランクシャフト６０５の近傍には、クランクシャフト６０５の回転角であるクランク角θｃｒｋを検出可能なクランクポジションセンサ６０６が設置されている。このクランクポジションセンサ６０６は、制御装置１００（不図示）と電気的に接続されており、制御装置１００は、このクランクポジションセンサ６０６から出力されるクランク角信号に基づいて、エンジン６００の機関回転速度ＮＥを算出することができる。

エンジン６００において、外部から吸入された空気は吸気管６０７を通過し、吸気ポート６１０を介して吸気バルブ６１１の開弁時に気筒６０１内部へ導かれる。一方、吸気ポート６１０には、インジェクタ６１２の燃料噴射弁が露出しており、吸気ポート６１０に対し燃料を噴射可能な構成となっている。インジェクタ６１２から噴射された燃料は、吸気バルブ６１１の開弁時期に前後して吸入空気と混合され、上述した混合気となる。

燃料は、図示せぬ燃料タンクに貯留されており、図示せぬフィードポンプの作用により、図示せぬデリバリパイプを介してインジェクタ６１２に供給される構成となっている。気筒６０１内部で燃焼した混合気は排気となり、吸気バルブ６１１の開閉に連動して開閉する排気バルブ６１３の開弁時に排気ポート６１４を介して排気管６１５に導かれる。

排気管６１５には、三元触媒６１６が設置されている。三元触媒６１６は、エンジン６００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）の酸化燃焼反応と、同じくエンジン６００から排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）の還元反応とを略同時に進行せしめることによって、エンジン６００の排気を浄化可能に構成された公知の排気浄化用触媒装置である。

排気管６１５には、エンジン６００の排気空燃比を検出することが可能に構成された空燃比センサ６１７が設置されている。更に、気筒２０１を収容するシリンダブロックに設置されたウォータージャケットには、エンジン６００を冷却するために循環供給される冷却水（ＬＬＣ）に係る冷却水温を検出するための水温センサ６１８が配設されている。これら空燃比センサ６１７及び水温センサ６１８は、夫々制御装置１００と電気的に接続されており、検出された空燃比及び冷却水温は、夫々制御装置１００により適宜参照される構成となっている。

一方、吸気管６０７における、吸気ポート６１０の上流側には、図示せぬクリーナを経て導かれた吸入空気に係る吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ６０８が配設されている。このスロットルバルブ６０８は、制御装置１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ６０９によってその駆動状態が制御される構成となっている。制御装置１００は、基本的には不図示のアクセルペダルの開度（即ち、上述したアクセル開度Ｔａ）に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ６０９を制御するが、スロットルバルブモータ６０９の動作制御を介してドライバの意思を介在させることなくスロットル開度を調整することも可能である。即ち、スロットルバルブ６０８は、電子制御式スロットルの一部として構成されている。

図１５に戻り、モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１回転電機」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、本発明に係る「第２回転電機」の一例たる電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば三相同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有するが、他の構成を有していてもよい。

動力分割機構８００は、中心部に設けられた、本発明に係る「第１回転要素」の一例たるサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられた、本発明に係る「第３回転要素」の一例たるリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支する、本発明に係る「第２回転要素」の一例たるキャリアＣ１とを備えた、本発明に係る「差動機構」の一例たる回転二自由度の遊星歯車機構である。

動力分割機構８００において、サンギアＳ１は、モータジェネレータＭＧ１の出力軸であるＭＧ１出力軸７００（モータジェネレータＭＧ１のロータＲＴに連結される）に固定されており、その回転速度はモータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１と等価である。また、リングギアＲ１は、駆動軸ＯＳに固定されており、その回転速度は駆動軸ＯＳの回転速度たる出力回転速度Ｎｏｕｔと等価である。尚、駆動軸ＯＳには、モータジェネレータＭＧ２のロータが固定されており、出力回転速度ＮｏｕｔとモータジェネレータＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２とは等しくなっている。キャリアＣ１は、エンジン６００のクランクシャフト６０５に連結された入力軸ＩＳと連結されており、その回転速度は、エンジン６００の機関回転速度ＮＥと等価である。尚、ハイブリッド駆動装置ＨＢにおいて、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１及びＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、夫々レゾルバ等の回転センサにより一定の周期で検出されており、制御装置１００に一定又は不定の周期で送出されている。

駆動軸ＯＳは、ハイブリッド車両１の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬ（即ち、これらドライブシャフトは、本発明に係る「車軸」の一例である）と、デファレンシャル等各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構９００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２の力行時に駆動軸ＯＳに供給されるモータトルクＴｍｇ１は、減速機構９００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、ハイブリッド車両１の走行用動力として利用される。一方、モータジェネレータＭＧ２の回生時に各ドライブシャフト及び減速機構９００を介して駆動軸ＯＳに入力される駆動力は、モータジェネレータＭＧ２の発電用動力として利用される。この場合、モータジェネレータＭＧ２のモータトルクＴｍｇ１は一種の回生トルクとなり、その大きさは、回生電力の大きさと、駆動軸ＯＳを介して駆動輪に与えられる制動力（回生制動力）の大きさと相関する。ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１の車速Ｖと一義的な関係にある。

ハイブリッド駆動装置ＨＢにおいて、動力分割機構８００は、エンジン６００からクランクシャフト６０５を介して入力軸ＩＳに供給されるエンジントルクＴｅを、キャリアＣ１とピニオンギアＰ１とによってサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン６００の動力を２系統に分割することが可能となっている。より具体的には、動力分割機構８００の動作を分かり易くするため、リングギアＲ１の歯数に対するサンギアＳ１の歯数としてのギア比ρを定義すると、エンジン６００からキャリアＣ１に対しエンジントルクＴｅを作用させた場合に、ＭＧ１出力軸７００に現れるトルクＴｅｓは下記（１）式により、また駆動軸ＯＳに現れるエンジン直達トルクＴｅｐは下記（２）式により夫々表される。

Ｔｅｓ＝Ｔｅ×ρ／（１＋ρ）・・・（１）
Ｔｅｐ＝Ｔｅ×１／（１＋ρ）・・・（２）
尚、本発明に係る「差動機構」に係る実施形態上の構成は、動力分割機構８００として例示したものに限定されない。例えば、本発明に係る差動機構は、複数の遊星歯車機構を備え、一の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素が、他の遊星歯車機構に備わる複数の回転要素の各々と適宜連結され、一体の差動機構を構成していてもよい。

また、本実施形態に係る減速機構９００は、予め設定された減速比に従って駆動軸ＯＳの回転速度を減速するに過ぎないが、ハイブリッド車両１は、この種の減速装置とは別に、例えば、複数のクラッチ機構やブレーキ機構を構成要素とする複数の変速段を備えた有段変速装置を備えていてもよい。

＜実施形態の動作＞
＜動力分割機構８００の動作＞
本実施形態に係るハイブリッド車両１では、差動機構である動力分割機構８００の差動作用により一種の電気的ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）機能が実現される。ここで、図１７を参照し、動力分割機構８００の動作について説明する。ここに、図１７は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの動作共線図である。尚、同図において、図１５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１７において、縦軸は回転速度を表しており、横軸には、左から順にモータジェネレータＭＧ１（一義的にサンギアＳ１）、エンジン６００（一義的にキャリアＣ１）及びモータジェネレータＭＧ２（一義的にリングギアＲ１）が表されている。

ここで、動力分割機構８００は回転要素相互間で回転二自由度の差動作用を呈する遊星歯車機構であり、サンギアＳ１、キャリアＣ１及びリングギアＲ１のうち二要素の回転速度が定まった場合に、残余の一回転要素の回転速度が必然的に定まる構成となっている。即ち、動作共線図上において、各回転要素の動作状態は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの一動作状態に一対一に対応する一の動作共線によって表すことができる。尚、これ以降適宜、動作共線図上の点を動作点ｍｉ（ｉは自然数）によって表すこととする。即ち、一の動作点ｍｉには一の回転速度が対応している。

図４において、回転速度が車速Ｖと一義的な関係を有するモータジェネレータＭＧ２の動作点が、動作点ｍ１であるとする。この場合、モータジェネレータＭＧ１の動作点が動作点ｍ２であれば、残余の一回転要素たるキャリアＣ１に連結されたエンジン６００の動作点は、動作点ｍ３となる。この際、例えば、駆動軸ＯＳの回転速度を維持したままモータジェネレータＭＧ１の動作点を動作点ｍ４及び動作点ｍ５に変化させれば、エンジン６００の動作点は夫々動作点ｍ６及び動作点ｍ７へと変化する。

即ち、ハイブリッド駆動装置ＨＢでは、モータジェネレータＭＧ１を回転速度制御装置として利用することにより、エンジン６００を所望の動作点で動作させることが可能となる。エンジン６００の動作点（この場合の動作点とは、機関回転速度ＮＥとエンジントルクＴｅとの組み合わせによって規定される）は、基本的に、エンジン６００の燃料消費率が最小となる最適燃費動作点に制御される。

尚、補足すると、動力分割機構８００において、駆動軸ＯＳに先に述べたエンジントルクＴｅに対応するエンジン直達トルクＴｅｐを供給するためには、エンジントルクＴｅに応じて現れる先述のトルクＴｅｓと大きさが等しく且つ符合が反転した（即ち、負トルクである）反力トルクをモータジェネレータＭＧ１からＭＧ１出力軸７００に供給する必要がある。この場合、動作点ｍ２或いは動作点ｍ４といった正回転領域の動作点において、ＭＧ１は正回転負トルクの回生状態となる。即ち、ハイブリッド駆動装置ＨＢでは、モータジェネレータＭＧ１を反力要素として機能させることにより、駆動軸ＯＳにエンジントルクＴｅの一部を供給しつつ発電を行うことができる。駆動軸ＯＳに対し要求されるトルクである駆動軸要求トルクＴｐｎがエンジン直達トルクＴｅｐで不足する場合には、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸ＯＳに対し適宜モータトルクＴｍｇ２が供給される。

＜動力循環時における間欠制御＞
上記のような基本動作を呈するハイブリッド駆動装置ＨＢにおいては、ハイブリッド車両１が高速小負荷走行を行っている場合等に、動力循環が生じ得る。ここで、図１８を参照し、ハイブリッド駆動装置ＨＢにおける動力循環について説明する。ここに、図１８は、ハイブリッド駆動装置ＨＢの動力循環時における動作共線図である。尚、同図において、図１７と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１８において、高車速領域且つエンジン直達トルクＴｅｐのみで駆動軸要求トルクＴｐｎを満たし得る高小負荷走行時を表すものとして、モータジェネレータＭＧ２及びエンジン２００の動作点が夫々図示動作点ｍ１及びｍ７であるとする。

この場合、一義的に定まるモータジェネレータＭＧ１の動作点は動作点ｍ５であり、回転速度（ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１）は、負回転領域の値となる。一方、モータジェネレータＭＧ１は、エンジン直達トルクＴｅｐを駆動軸ＯＳに供給するための反力要素であり、その出力トルクたるＭＧ１トルクＴｍｇ１は負トルクである。即ち、係る状況では、モータジェネレータＭＧ１は、負回転負トルク状態となり、動作状態としては力行状態となる。

モータジェネレータＭＧ１が力行状態である場合、ＭＧ１トルクＴｍｇ１は、駆動軸ＯＳに駆動トルクとして現れるため、駆動軸ＯＳに対し供給される駆動トルクは駆動軸要求トルクＴｐｎよりも大きくなる。そのため、余剰な駆動トルクの一部は、モータジェネレータＭＧ２で回収される。即ち、この場合、モータジェネレータＭＧ２は、正回転負トルクの回生状態となる。従って、この状態では、モータジェネレータＭＧ２とモータジェネレータＭＧ１との間に一種の電気パスが発生する。この状態が動力循環状態である。動力循環状態におけるハイブリッド駆動装置ＨＢでは、モータジェネレータＭＧ２の回生電力がモータジェネレータＭＧ１の力行に消費される。

ここで、図１９を参照し、動力循環状態におけるモータ駆動システム２０の電力パスについて説明する。ここに、図１９は、モータ駆動システム２０の動力循環時における電気パスを説明する図である。尚、同図において、図１４と重複する箇所には、同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図１９において、動力循環時には、モータジェネレータＭＧ２で発生した回生電力の大部分がモータジェネレータＭＧ１の力行に消費される（図示ＰＷＲ２（実線）参照）。また、モータジェネレータＭＧ１の力行に消費されない一部の回生電力がキャパシタＣに供給される（図示ＰＷＲ１（破線）参照）。

図１９に示されるように、動力循環時には、キャパシタＣへの電力供給は少なく、昇圧制御を停止させた場合の昇圧コンバータ２００の出力電圧ＶＨの変化は非常に緩慢となる。従って、動力循環時においては、第１乃至第３実施形態において説明した各種の間欠制御が非常に有効に機能する。

＜第５実施形態＞
第４実施形態で説明したように、ハイブリッド車両１では、ハイブリッド駆動装置ＨＢが動力循環状態にある場合において、昇圧コンバータ２００の間欠処理が有効に機能する。但し、第４実施形態では、動力循環も一種の間欠許可条件に過ぎない扱いである。そこで、第５実施形態では、動力循環時において昇圧制御の停止期間を可及的に長大化し得る間欠制御について説明する。

始めに、図２０を参照し、このような間欠制御の詳細について説明する。ここに、図２０は、第５実施形態に係る間欠制御のフローチャートである。尚、同図において、図１０と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図２０において、ステップＳ２０２で間欠許可条件が成立すると判定された場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、制御装置１００は更に、ハイブリッド駆動装置ＨＢが動力循環状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。動力循環が生じていない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、処理はステップＳ１０７に移行され、昇圧コンバータ２００が停止される。

一方、動力循環により間欠許可条件が満たされた場合には（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、制御装置１００は、モータジェネレータＭＧ１を利用した電力調整処理を実行する（ステップＳ３０２）。電力調整処理が実行されると、処理はステップＳ１０７に移行され、昇圧コンバータ２００が停止される。

電力調整処理は、出力電圧ＶＨに基づいて実行される。具体的には、キャパシタＣに蓄積される電気エネルギは、先に述べたように１／２・ｃ・（ＶＨ）^２として計算することができるため、センサにより正確に検出される出力電圧ＶＨに基づいて、動力循環時にキャパシタＣに供給された電気エネルギは正確に把握される。そこで、所定周期でこの増加した電気エネルギ分をモータジェネレータＭＧ１の力行に消費するのである。

ここで、図２１を参照し、このような電力調整処理の効果について説明する。ここに、図２１は、電力調整処理が実行された場合のモータ駆動システム２０における、動力循環時の電気パスを説明する図である。尚、同図において、図１９と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図２１において、上記電力調整処理の作用により、動力循環時に微小ではあれ生じていたキャパシタＣへの電気パス（ＰＷＲ１）が消失し、モータジェネレータＭＧ２とモータジェネレータＭＧ１との間のみで電力の授受を完遂することができる。即ち、モータ駆動システム２０における電気パスは、モータジェネレータＭＧ２からモータジェネレータＭＧ１へ向かう電力パス（即ち、図示ＰＷＲ２）のみとなる。

このような電力調整処理を伴う間欠制御によれば、出力電圧ＶＨの変動が生じないため、昇圧コンバータ２００の停止期間を可及的に長大化することができ、トータル損失Ｌｔを十分に低減することができる。
＜第６実施形態＞
次に、第５実施形態に係る間欠制御を改良した第６実施形態について説明する。

第５実施形態に係る電力調整処理によれば、モータジェネレータＭＧ１側の電力調整によりモータジェネレータＭＧ１とモータジェネレータＭＧ２との間の電力収支の維持が図られている。無論、駆動軸ＯＳに連結されたモータジェネレータＭＧ２よりもモータジェネレータＭＧ１の方が自由度は高く、調整幅を採り易いが、モータジェネレータＭＧ１側での電力調整には、以下の懸念がある。

即ち、元々、動力循環時におけるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１は低い値である。従って、電力調整を行う場合には、必然的にＭＧ１トルクＴｍｇ１の調整幅が大きくならざるを得ない。ＭＧ１トルクＴｍｇ１は反力トルクであるから、その調整幅が大きくなると、エンジン２００の機関回転速度ＮＥへの影響が顕在化する。端的には、機関回転速度ＮＥの変動が大きくなり易い。

第６実施形態では、そのような問題点を解決すべく改良された電力調整処理が実行される。ここで、図２２を参照し、このような第６実施形態に係る電力調整処理について説明する。ここに、図２２は、第６実施形態に係る電力調整処理の実行時における、ハイブリッド駆動装置ＨＢの動作共線図である。尚、同図において、図１８と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図２２において、実線が、動力循環時の元々の動作共線であるとする。これに対して、モータジェネレータＭＧ１の動作点ｍ５を、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１の絶対値が増加する方向（図示下方）へ、動作点ｍ５’までずらし、動作共線を図示破線に変更したとする。

このような動作点変更を行うことにより、モータジェネレータＭＧ１で調整すべき電力に対するトルクの変化幅を相対的に抑制することができる。その結果、エンジン２００の機関回転速度ＮＥの変化を抑制することができ、電力調整処理に伴うドライバビリティの低下を抑制することができる。

但し、このようなエンジン動作点の変更を伴う処理を実行すると、エンジン２００の熱効率が変化する。特に、図２２に例示されるようにエンジン２００の動作点を低回転側にシフトさせると熱効率が低下し易い。

そこで、より好適には、エンジン動作点の変更が許可される幅は、間欠処理による昇圧損失Ｌｃｖの低減量がエンジン熱効率の低下量を上回る範囲で制限される。このように動作点の変更幅に制限を与えることにより、間欠処理の効果を維持することが可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う昇圧コンバータの制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

産業上の利用の可能性

本発明は、電源電圧を昇圧コンバータで昇圧して負荷装置を駆動するシステムに適用可能である。

１０…モータ駆動システム、１００…制御装置、１１０…昇圧制御部、１２０…インバータ制御部、２００…昇圧コンバータ、３００…インバータ、Ｃ…キャパシタ、Ｂ…直流電源、ＭＧ、ＭＧ１、ＭＧ２…モータジェネレータ。

Claims (12)

1. 電源電圧ＶＢを有する直流電源と、
   スイッチング手段を備え、昇圧指令電圧に基づいた前記スイッチング手段のスイッチング状態の切り替えを含む所定の昇圧制御により前記電源電圧ＶＢを昇圧して負荷装置に出力する昇圧コンバータと、
   前記昇圧コンバータの出力電圧ＶＨを検出する電圧検出手段と
   を備えた電力供給システムにおいて前記昇圧コンバータを制御する、昇圧コンバータの制御装置であって、
   前記昇圧制御を実行する昇圧制御手段と、
   前記出力電圧ＶＨが直前の前記昇圧制御の実行時における前記昇圧指令電圧を含む範囲に維持されるように、前記検出される出力電圧ＶＨに基づいた前記昇圧制御の間欠処理を実行する間欠制御手段と
   を具備し、
   前記間欠制御手段は、前記出力電圧ＶＨの変動幅又は前記直流電源若しくは前記負荷装置の出力変化の度合いが所定値以内である場合に、前記昇圧制御の間欠処理を開始することを特徴とする昇圧コンバータの制御装置。
2. 前記電源電圧ＶＢ、前記昇圧コンバータの耐電圧、前記昇圧指令電圧及び前記負荷装置が駆動される際に生じる損失のうち少なくとも一つに基づいて前記範囲を設定する設定手段を更に具備する
   ことを特徴とする請求項１に記載の昇圧コンバータの制御装置。
3. 前記間欠制御手段は、前記昇圧制御の間欠処理において、前記出力電圧ＶＨが前記範囲の境界値を超える場合に前記昇圧制御を再開させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の昇圧コンバータの制御装置。
4. 前記間欠制御手段は、前記昇圧制御の間欠処理において、前記出力電圧ＶＨを、前記昇圧指令電圧と前記範囲の境界値との間で変動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の昇圧コンバータの制御装置。
5. 前記電力供給システムは、前記昇圧コンバータ又は前記直流電源に流れる電流を検出する電流検出手段を更に具備し、
   前記間欠制御手段は、前記検出される電流が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する
   ことを特徴とする請求項１に記載の昇圧コンバータの制御装置。
6. 前記直流電源又は前記負荷装置の出力変化の度合いを特定する出力変化特定手段を具備する
   ことを特徴とする請求項１に記載の昇圧コンバータの制御装置。
7. 前記電力供給システムは、車両に搭載される
   ことを特徴とする請求項１に記載の昇圧コンバータの制御装置。
8. 前記車両は、前記車両の動力源として、前記負荷装置となる力行及び回生可能な少なくとも一つの回転電機を備える
   ことを特徴とする請求項７に記載の昇圧コンバータの制御装置。
9. 前記車両は、
   内燃機関と、
   力行及び回生可能な前記負荷装置となる第１回転電機と、
   前記第１回転電機に連結された第１回転要素、前記内燃機関に連結された第２回転要素及び車軸に繋がる駆動軸に連結された第３回転要素を含む相互に差動回転可能な複数の回転要素を備えた差動機構と、
   前記駆動軸に連結された、力行及び回生可能な前記負荷装置となる第２回転電機と
   を備えたハイブリッド車両であり、
   前記間欠制御手段は、前記第１及び第２回転電機のうち一方が力行状態にあり他方が回生状態にある場合において、前記第１及び第２回転電機の電力収支が所定値以内である場合に前記昇圧制御の間欠処理を開始する
   ことを特徴とする請求項７又は８に記載の昇圧コンバータの制御装置。
10. 前記電力収支が所定値以内であることを条件として前記昇圧制御の間欠処理が開始される場合において、前記電力収支が釣り合うように前記第１及び第２回転電機並びに前記内燃機関を制御する電力収支制御手段を更に具備する
    ことを特徴とする請求項９に記載の昇圧コンバータの制御装置。
11. 前記電力収支制御手段は、前記電力収支を釣り合わせる際に、前記第１回転電機の回転数を変化させることにより前記内燃機関の動作点を変化させる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の昇圧コンバータの制御装置。
12. 前記電力収支制御手段は、前記昇圧制御の間欠処理による損失低減量が、前記内燃機関の動作点を変化させることによる損失増加量を上回る範囲で前記内燃機関の動作点を変化させる
    ことを特徴とする請求項１１に記載の昇圧コンバータの制御装置。

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