JP7336183B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置に関し、詳しくは、蓄電装置と、第１，第２昇圧コンバータと、を備える電源装置に関する。

従来、この種の電源装置としては、第１，第２蓄電装置と、昇圧コンバータ（コンバータ）と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。昇圧コンバータは、上アームおよび下アームのスイッチング素子とリアクトルとを有し、第１蓄電装置と負荷（インバータ）との間で電圧の変更を伴って電力をやりとりする。第２蓄電装置は、負荷に対して昇圧コンバータと並列に接続されている。この装置では、第１蓄電装置から負荷へ供給される電力が目標要求電力となるように昇圧コンバータを制御しているときには、目標要求電力と負荷の消費電力との偏差に基づいて目標要求電力を補正する。これにより、負荷に比較的な大きな電圧が印加されることを抑制している。

特開２０１４－１５５２９７号公報

ところで、蓄電装置と、第１上アームおよび第１下アームの２つのスイッチング素子と第１リアクトルとを有し蓄電装置と電気負荷との間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行なう第１昇圧コンバータと、第２上アームおよび第２下アームの２つのスイッチング素子と第２リアクトルとを有し蓄電装置と電気負荷との間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行なう第２昇圧コンバータと、を備える電源装置では、負荷に供給する電圧が目標電圧となるように第１，第２昇圧コンバータのデューティ比の目標値である第１，第２目標デューティ比を演算し、第１，第２目標デューティ比を用いて第１，第２上アームおよび第１，第２下アームの４つのスイッチング素子を制御する。こうした制御では、第１，第２目標デューティ比の演算に比較的に長い時間を要すると、４つのスイッチング素子のスイッチングを開始させるタイミングが遅れて、制御が適正に行なわれず、負荷に仕様を超える比較的大きな電圧が印加されてしまうことがある。

本発明の電源装置は、負荷に比較的大きな電圧が印加されることを抑制することを主目的とする。

本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電源装置は、
少なくとも１つのバッテリを有する蓄電装置と、
第１上アームおよび第１下アームの２つのスイッチング素子と第１リアクトルとを有し、前記蓄電装置と電気負荷との間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行なう第１昇圧コンバータと、
第２上アームおよび第２下アームの２つのスイッチング素子と第２リアクトルとを有し、前記蓄電装置と前記電気負荷との間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行なう第２昇圧コンバータと、
前記電気負荷に供給する電圧が目標電圧となるように第１，第２目標デューティ比を演算し、前記第１，第２目標デューティ比を用いて前記第１，第２上アームおよび前記第１，第２下アームの４つのスイッチング素子を制御する制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記制御装置は、
前記第１，第２目標デューティ比の演算を開始してからの所定のタイミングから前記第１，第２目標デューティ比を設定するまでの残り時間を算出し、
前記第１，第２目標デューティ比の演算を実行している途中で前記残り時間を経過したときには、前記電気負荷に供給されている電圧を保持するように前記第１，第２上アームおよび前記第１，第２下アームの４つのスイッチング素子を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の電源装置では、第１，第２目標デューティ比の演算を開始してからの所定タイミングから第１，第２目標デューティ比を設定するまでの残り時間を算出し、第１，第２目標デューティ比の演算を実行している途中で残り時間を経過したときには、負荷に供給されている電圧を保持するように第１，第２上アームおよび第１，第２下アームの４つのスイッチング素子を制御する。これにより、第１，第２目標デューティ比の演算を実行している途中で残り時間を経過したときでも、負荷に比較的大きな電圧が印加されることを抑制できる。

こうした本発明の電源装置において、前記制御装置は、前記所定のタイミングと同一または前記所定のタイミングと異なる判定用タイミングから前記第１，第２目標デューティ比の演算が終了するまでに要する所要時間の最大値である最大時間と、前記判定用タイミングから前記第１，第２上アームおよび前記第１，第２下アームの４つのスイッチング素子の制御を開始すべき時刻までの判定用残り時間を算出し、前記最大時間が前記判定用残り時間より長いときには、前記電気負荷に供給されている電圧を保持するように前記第１，第２上アームおよび前記第１，第２下アームの４つのスイッチング素子を制御する。こうすれば、最大時間が判定用残り時間より長いときでも、負荷に比較的大きな電圧が印加されることを抑制できる。

こうした本発明の電源装置では、蓄電装置は、第１，第２バッテリを有し、前記第１昇圧コンバータは、前記第１バッテリと前記電気負荷との間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行ない、前記第２昇圧コンバータは、前記第２バッテリと前記電気負荷との間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行なってもよい。

本発明の一実施例としての電源装置２０構成の概略を示す構成図である。 ＥＣＵ５０により実行される第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２のスイッチング制御を説明するための機能ブロック図である。 ＥＣＵ５０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 タイミング比較処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 演算タイミングパルスＰｃｔを説明するための説明図である。 ステップＳ２８０で実行される電圧維持制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 キャリア（三角波）と図３，図４，図６の各処理が実行されている様子との一例を示す説明図である。 キャリア（三角波）と図３，図４，図６の各処理が実行されている様子との一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電源装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置２０は、図１に示すように、モータ（図示せず）を駆動するインバータ１０に電力を供給するよう構成されており、第１，第２バッテリ２２，２４と、第１，第２昇圧コンバータ２６，２８と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０と、を備える。

第１バッテリ２２は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、第１低電圧側電力ライン２３に接続されている。第２バッテリ２４は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、第２低電圧側電力ライン２５に接続されている。第１，第２バッテリ２２，２４は、ＥＣＵ５０によって管理されている。

第１昇圧コンバータ２６は、インバータ１０が接続された高電圧側電力ライン３０と第１バッテリ２２が接続された第１低電圧側電力ライン２３とに接続されている。この第１昇圧コンバータ２６は、上アームのトランジスタＴ３１と下アームのトランジスタＴ３２と、２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬ１と、を有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン３０の正極母線に接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン３０および第１低電圧側電力ライン２３の負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２は、それぞれ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２に逆方向に並列に接続されている。リアクトルＬ１は、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の接続点と、第１低電圧側電力ライン２３の正極母線と、に接続されている。第１昇圧コンバータ２６は、ＥＣＵ５０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のデューティ比（スイッチングの１周期に対するオン時間の割合）が調節されることにより、第１低電圧側電力ライン２３の電力を電圧の昇圧を伴って高電圧側電力ライン３０に供給したり、高電圧側電力ライン３０の電力を電圧の降圧を伴って第１低電圧側電力ライン２３に供給したりする。

第２昇圧コンバータ２８は、高電圧側電力ライン３０と第２バッテリ２４に接続された第２低電圧側電力ライン２５とに接続されている。この第２昇圧コンバータ２８は、上アームのトランジスタＴ４１と下アームのトランジスタＴ４２と、２つのダイオードＤ４１，Ｄ４２と、リアクトルＬ２と、を有する。トランジスタＴ４１は、高電圧側電力ライン３０の正極母線に接続されている。トランジスタＴ４２は、トランジスタＴ４１と高電圧側電力ライン３０および第２低電圧側電力ライン２５の負極母線と、に接続されている。２つのダイオードＤ４１，Ｄ４２は、それぞれ、トランジスタＴ４１，Ｔ４２に逆方向に並列に接続されている。リアクトルＬ２は、トランジスタＴ４１，Ｔ４２の接続点と、第２低電圧側電力ライン２５の正極母線と、に接続されている。第２昇圧コンバータ２８は、ＥＣＵ５０によって、トランジスタＴ４１，Ｔ４２のデューティ比が調節されることにより、第２低電圧側電力ライン２５の電力を電圧の昇圧を伴って高電圧側電力ライン３０に供給したり、高電圧側電力ライン３０の電力を電圧の降圧を伴って第２低電圧側電力ライン２５に供給したりする。

高電圧側電力ライン３０の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ３０ａが取り付けられている。第１低電圧側電力ライン２３の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ２３ａが取り付けられている。第２低電圧側電力ライン２５の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ２５ａが取り付けられている。

ＥＣＵ５０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。

ＥＣＵ５０には、第１，第２昇圧コンバータ２６，２８を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ５０に入力される信号としては、例えば、コンデンサ３０ａの端子間に取り付けられた電圧センサ３０ｂからのコンデンサ３０ａ（高電圧側電力ライン３０）の電圧ＶＨ，コンデンサ２３ａの端子間に取り付けられた電圧センサ２３ｂからのコンデンサ２３ａ（第１低電圧側電力ライン２３）の電圧ＶＬ１，コンデンサ２５ａの端子間に取り付けられた電圧センサ２５ｂからのコンデンサ２５ａ（第２低電圧側電力ライン２５）の電圧ＶＬ２，第１，第２バッテリ２２，２４の端子間に設置された電圧センサからの第１，第２バッテリ２２，２４の電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２なども挙げることができる。更に、第１低電圧側電力ライン２３の正極母線に取り付けられた電流センサ３３ａからのリアクトルＬ１の電流ＩＬ１，第２低電圧側電力ライン２５の正極母線に取り付けられた電流センサ４３ａからのリアクトルＬ２の電流ＩＬ２，第１，第２バッテリ２２，２４の出力端子に取り付けられた電流センサ２２ａ，２４ａからの第１，第２バッテリ２２，２４の電流Ｉｂ１，Ｉｂ２なども挙げることができる。

ＥＣＵ５０からは、インバータ１０の図示しないトランジスタへのスイッチング制御信号や第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。

ＥＣＵ５０は、電流センサ２２ａ，２４ａからの第１，第２バッテリ２２，２４の電流Ｉｂ１，Ｉｂ２の積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２を演算している。ここで、蓄電割合ＳＯＣ１，ＳＯＣ２は、第１，第２バッテリ２２，２４の定格容量（全容量）Ｓｒ１，Ｓｒ２に対する第１，第２バッテリ２２，２４から放電可能な電力の容量の割合である。

こうして構成された実施例の電源装置２０では、ＥＣＵ５０は、インバータ１０が駆動する図示しないモータのトルク指令Ｔｍ＊を設定し、モータがトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ１０の各トランジスタのスイッチング制御を行なう。ＥＣＵ５０は、モータの目標駆動点（トルク指令Ｔｍ＊，モータの回転数Ｎｍ）に基づいて、高電圧側電力ライン３０の目標電圧ＶＨ＊を設定し、高電圧側電力ライン３０の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２のスイッチング制御を行なう。

図２は、ＥＣＵ５０により実行される第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２のスイッチング制御を説明するための機能ブロック図である。図２に例示した機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ＥＣＵ５０により実行される処理によって実現される。

ＥＣＵ５０は、電圧指令演算部１００と、電圧制御演算部１０２，１０４と、電流制御演算部１０６，１０８と、キャリア生成部１１０と、駆動信号生成部１１２，１１４と、を備える。

電圧指令演算部１００は、モータの目標駆動点（トルク指令Ｔｍ＊，回転数Ｎｍ）などモータの駆動に関する情報が入力され、入力された目標駆動点に基づいて高電圧側電力ライン３０の目標電圧ＶＨ＊を設定する。

電圧制御演算部１０２，１０４は、高電圧側電力ライン３０の目標電圧ＶＨ＊と電圧ＶＨとが入力され、電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊にするための第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトータル目標電流ＩＬ＊を設定する。電圧制御演算部１０２は、トータル目標電流ＩＬ＊に第１昇圧コンバータ２６（リアクトルＬ１）の分配比Ｄ１を乗じて、リアクトルＬ１の目標電流ＩＬ１＊を演算する。電圧制御演算部１０２は、トータル目標電流ＩＬ＊に第２昇圧コンバータ２８（リアクトルＬ２）の分配比Ｄ２（＝１－Ｄ１）を乗じて、リアクトルＬ２の目標電流ＩＬ２＊を演算する。分配比Ｄ１，Ｄ２は、それぞれトータル目標電流ＩＬ＊のうち第１，第２昇圧コンバータ２６，２８（リアクトルＬ１，Ｌ２）を介して第１，第２低電圧側電力ライン２３，２５と高電圧側電力ライン３０との間でやりとりされる電流の割合である。

電流制御演算部１０６は、目標電流ＩＬ１＊と第１昇圧コンバータ２６のリアクトルＬ１の電流ＩＬ１とを入力し、電流ＩＬ１が目標電流ＩＬ１＊となるように、第１昇圧コンバータ２６のトランジスタＴ３１，Ｔ３２の目標デューティ比Ｄ１＊を演算する。

電流制御演算部１０８は、目標電流ＩＬ２＊と第２昇圧コンバータ２８のリアクトルＬ２の電流ＩＬ２とを入力し、電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊となるように、第２昇圧コンバータ２８のトランジスタＴ４１，Ｔ４２の目標デューティ比Ｄ２＊を演算する。

キャリア生成部１１０は、モータの回転数Ｎｍに基づくキャリア周波数Ｆｃの三角波のキャリアを生成する。

駆動信号生成部１１２は、目標デューティ比Ｄ１＊とキャリア周波数Ｆｃとを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ３１，Ｔ３２をスイッチング制御する。駆動信号生成部１１４は、目標デューティ比Ｄ２＊とキャリア周波数Ｆｃとを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ４１，Ｔ４２をスイッチング制御する。

ＥＣＵ５０は、基本的には、キャリアの半周期Ｔｈａｌｆ毎のタイミング（キャリアの波形で山または谷となるタイミング）までに目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２を設定し、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定した次のキャリアの半周期Ｔｈａｌｆの期間で目標デューティ比Ｄ１＊とキャリア周波数Ｆｃとを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を用いて第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２のスイッチング制御を実行する。

次に、本実施例の電源装置の動作、特に、図２に例示した機能ブロックでの演算に比較的長い時間を要したときの動作について説明する。

図３は、ＥＣＵ５０により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。昇圧制御ルーチンは、キャリアの１周期毎に実行される。

昇圧制御ルーチンが開始されると、ＥＣＵ５０は、必要な情報を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。入力する情報としては、モータの目標駆動点（トルク指令Ｔｍ＊，回転数Ｎｍ）や電圧センサ３０ｂにより検出された電圧ＶＨなどを挙げることができる。

続いて、入力された目標駆動点に基づいて高電圧側電力ライン３０の目標電圧ＶＨ＊を設定する（ステップＳ１１０）。

次に、目標電圧ＶＨ＊と電圧ＶＨとを比較し（ステップＳ１２０）、電圧制御演算１（ステップＳ１３０）とタイミング比較処理（ステップＳ１４０）とを実行する。

ステップＳ１３０の電圧制御演算１では、電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊にするための第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトータル目標電流ＩＬ＊を演算し、トータル目標電流ＩＬ＊に第１昇圧コンバータ２６（リアクトルＬ１）の分配比Ｄ１を乗じて、リアクトルＬ１の目標電流ＩＬ１＊を演算する。

ステップＳ１４０のタイミング比較処理は、電圧制御演算１と共に同時に実行が開始される。図４は、タイミング比較処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。タイミング比較処理ルーチンが実行されると、ＥＣＵ５０は、演算タイミングパルスＰｃｔの立ち上がりエッジを検出しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ３００）。演算タイミングパルスＰｃｔは、このルーチンと同時に実行が開始される演算処理Ａｐ（ここでは、電圧制御演算１）が開始されると立ち上がり、演算処理Ａｐが終了したら立ち下がるパルスである。図５は、演算タイミングパルスＰｃｔを説明するための説明図である。図中、演算タイミングパルスＰｃｔ（１）～Ｐｃｔ（３）は、タイミング比較処理ルーチンを繰り返す毎に生成されるパルスの一例である。演算処理Ａｐは、外乱などの影響により、同じ演算であってもその都度演算に要する時間が異なる。したがって、図５に示すように、演算の開始タイミングｔｓａｒｔ（演算タイミングパルスＰｃｔの立ち上がりエッジ）が同一でも、演算の終了タイミングｔｅｎｄ（１）～ｔｅｎｄ（３）（演算タイミングパルスＰｃｔの立ち下がりエッジ）にはずれが生じる。

ステップＳ３００で演算タイミングパルスＰｃｔの立ち上がりエッジを検出できないときには、演算タイミングパルスＰｃｔの立ち上がりエッジを検出するまで待つ。そして、演算タイミングパルスＰｃｔの立ち上がりエッジを検出したときには、タイムスタンプを取得して、取得したタイムスタンプを立ち上がり時刻ｔｒとして保持する（ステップＳ３１０）。

続いて、立ち上がり時刻ｔｒから次に目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定するまでの残り時間Ｔ１を演算する（ステップＳ３２０）。上述したように、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊は、キャリアの半周期Ｔｈａｌｆ毎のタイミング（キャリアの波形で山または谷となるタイミング）までに設定する必要がある。そのため、ステップＳ１１０では、立ち上がり時刻ｔｒから次にキャリアの波形が山または谷になる時刻ｔｃｐまでの時間を残り時間Ｔ１として演算する。

次に、演算タイミングパルスＰｃｔの立ち下がりエッジを検出したか否かを判定する（ステップＳ３３０）。立ち下がりエッジを検出しないときには、残り時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ３６０）。残り時間Ｔ１が経過していないときには、ステップＳ３３０の処理へ戻り、演算タイミングパルスＰｃｔの立ち下がりエッジを検出するか、残り時間Ｔ１が経過するまで、ステップＳ３３０，Ｓ３６０の処理を繰り返す。

立ち下がりエッジを検出したときには、タイムスタンプを取得して、取得したタイムスタンプを立ち下がり時刻ｔｆとして保持する（ステップＳ３４０）。

続いて、立ち下がり時刻ｔｆから次に目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定するまでの残り時間Ｔ２を演算する（ステップＳ３５０）。ここでは、立ち下がり時刻ｔｒから次にキャリアの波形が山または谷になる時刻ｔｃｐまでの時間を残り時間Ｔ２として演算する。

そして、このルーチンと同時に実行が開始される演算処理Ａｐが終了して目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定するまでに要する時間の最大値である最大時間Ｔｍを取得する（ステップＳ３８０）。最大時間Ｔｍは、演算処理Ａｐが終了してから目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定するまでに実行される各演算（演算処理Ａｐが電圧制御演算１の場合には、後述する電圧制御演算２，電流制御演算１，電流制御演算２）の所要時間の和として演算される。各演算の所要時間は、ＥＣＵ５０の図示しないメモリに保持されている。各演算の所要時間は、大きい値に更新される度に更新されて保持される。

続いて、残り時間Ｔ２が最大時間Ｔｍよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３９０）。残り時間Ｔ２が最大時間Ｔｍより大きいときには、次にキャリアの波形が山または谷になる時刻ｔｃｐまでに各演算を終了して目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定できる、即ち、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合うと判定して（ステップＳ４００）、タイミング比較処理ルーチンを終了する。ステップＳ３９０で、残り時間Ｔ２が最大時間Ｔｍ以下のときには、次にキャリアの波形が山または谷になる時刻ｔｃｐまでに各演算を終了できず目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定できない、即ち、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合わないと判定して（ステップＳ４１０）、タイミング比較処理ルーチンを終了する。

ステップＳ３３０，Ｓ３６０で立ち下がりエッジを検出しない状態で残り時間Ｔ１が経過したときには、演算処理Ａｐに比較的長い時間を要しており目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合わないと判断して、残り時間Ｔ２を値０に設定して（ステップＳ３７０）、ステップＳ３８０以降の処理を実行し、タイミング比較処理ルーチンを終了する。このとき、残り時間Ｔ２を値０に設定しているから、残り時間Ｔ２が最大時間Ｔｍ以下となる。したがって、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合わないと判定される（ステップＳ４１０）。

図３に例示した昇圧制御ルーチンにおいて、こうしてステップＳ１４０のタイミング比較処理が終了すると、タイミング比較処理の結果に基づいて、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合うか否か（演算処理が間に合うか否か）を判定する（ステップＳ１５０）。

ステップＳ１５０で演算処理が間に合うときには、続いて、電圧制御演算２（ステップＳ１６０）とタイミング比較処理（ステップＳ１７０）とを実行する。

ステップＳ１６０の電圧制御演算２では、電圧ＶＨを目標電圧ＶＨ＊にするための第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトータル目標電流ＩＬ＊を演算し、トータル目標電流ＩＬ＊に第２昇圧コンバータ２８（リアクトルＬ１）の分配比Ｄ２を乗じて、リアクトルＬ２の目標電流ＩＬ２＊を演算する。

ステップＳ１７０のタイミング比較処理は、ステップＳ１４０と同様の処理で、ステップＳ１６０の電圧制御演算２と同時に実行が開始される。ステップＳ１７０のタイミング比較処理は、図４に例示したタイミング比較処理ルーチンにおいて演算処理ＡｐをステップＳ１６０の電圧制御演算２として実行される。

こうしてステップＳ１７０のタイミング比較処理が終了すると、タイミング比較処理の結果に基づいて、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合うか否か（演算処理が間に合うか否か）を判定する（ステップＳ１８０）。

ステップＳ１８０で演算処理が間に合うときには、続いて、電流センサ３３ａ，４３ａから電流ＩＬ１，ＩＬ２を入力して（ステップＳ１９０）、電流制御演算１（ステップＳ２００）とタイミング比較処理（ステップＳ２１０）とを実行する。

ステップＳ２００の電流制御演算１では、目標電流ＩＬ１＊と入力した電流ＩＬ１とを比較し、電流ＩＬ１が目標電流ＩＬ１＊となるように、第１昇圧コンバータ２６のトランジスタＴ３１，Ｔ３２の目標デューティ比Ｄ１＊を演算する。

ステップＳ２１０のタイミング比較処理は、ステップＳ１４０と同様の処理で、ステップＳ２００の電流制御演算１と同時に実行が開始される。ステップＳ２１０のタイミング比較処理は、図４に例示したタイミング比較処理ルーチンにおいて演算処理ＡｐをステップＳ２００の電流制御演算１として実行される。

こうしてステップＳ２１０のタイミング比較処理が終了すると、タイミング比較処理の結果に基づいて、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合うか否か（演算処理が間に合うか否か）を判定する（ステップＳ２２０）。

ステップＳ２２０で演算処理が間に合うときには、続いて、電流制御演算２（ステップＳ２３０）とタイミング比較処理（ステップＳ２４０）とを実行する。

ステップＳ２３０の電流制御演算２では、目標電流ＩＬ２＊と入力した電流ＩＬ２とを比較し、電流ＩＬ２が目標電流ＩＬ２＊となるように、第２昇圧コンバータ２８のトランジスタＴ４１，Ｔ４２の目標デューティ比Ｄ２＊を演算する。

ステップＳ２４０のタイミング比較処理は、ステップＳ１４０と同様の処理で、ステップＳ２３０の電流制御演算２と同時に実行が開始される。ステップＳ２４０のタイミング比較処理は、図４に例示したタイミング比較処理ルーチンにおいて演算処理ＡｐをステップＳ２３０の電流制御演算１として実行される。

こうしてステップＳ２４０のタイミング比較処理が終了すると、タイミング比較処理の結果に基づいて、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合うか否か（演算処理が間に合うか否か）を判定する（ステップＳ２５０）。

ステップＳ２５０で演算処理が間に合うときには、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊とキャリア周波数Ｆｃとを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２をスイッチング制御して（ステップＳ２６０）、昇圧制御ルーチンを終了する。このように、昇圧制御ルーチンでは、第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２の目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を演算するために、各ステップが順に実行される。そして、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合うときには、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊とキャリア周波数Ｆｃとを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２をスイッチング制御するから、インバータ１０に仕様を超えた比較的大きな電圧が印加されるのを抑制できる。

ステップＳ１５０，Ｓ１８０，Ｓ２２０，Ｓ２５０で演算処理が間に合わないときには、演算処理を継続するとインバータ１０に仕様を超えた比較的大きな電圧が印加される可能性があると判断して、現在の処理を中断して（ステップＳ２７０）、続いて、電圧維持制御を実行して（ステップＳ２８０）、昇圧制御ルーチンを終了する。

図６は、ステップＳ２８０で実行される電圧維持制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。電圧維持制御ルーチンが実行されると、ＥＣＵ５０は、現在の時刻がキャリアの波形が山または谷になる時刻ｔｃｐであるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ５００）。現在の時刻が時刻ｔｃｐでないときには、現在の時刻が時刻ｔｃｐとなるまで、ステップＳ５００を繰り返す。キャリアの波形が山または谷になるタイミングｔｃｐは、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定するタイミングであることから、ステップＳ５００を繰り返す処理は、現在時刻が目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定するタイミングとなるまで待つ処理となっている。

ステップＳ５００で現在の時刻が時刻ｔｃｐとなると、電流センサ３３ａ，４３ａにより検出された電流ＩＬ１，ＩＬ２を目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊に設定し（ステップＳ５１０）、図３に例示した昇圧制御ルーチンのステップＳ２００と同様の処理で電流制御演算１（ステップＳ５２０）を実行し、図３に例示した昇圧制御ルーチンのステップＳ２３０と同様の処理で電流制御演算２（ステップＳ５３０）を実行する。ステップＳ５１０で電流ＩＬ１，ＩＬ２を目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊に設定している。したがって、ステップＳ５２０，Ｓ５３０は、リアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流ＩＬ１，ＩＬ２が維持されて、高電圧側電力ライン３０の電圧ＶＨが維持されるように、第１，第２昇圧コンバータ２６，２８のトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２の目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を演算する処理となっている。

こうして目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定すると、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊とキャリア周波数Ｆｃとを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号を用いてトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２をスイッチング制御して（ステップＳ５４０）、電圧維持制御ルーチンを終了する。こうした処理により、電圧ＶＨを現在の電圧で維持することができる。

図７～図８は、キャリア（三角波）と図３，図４，図６の各処理が実行されている様子との一例を示す説明図である。図７に示すように、例えば、目標電流ＩＬ１＊と電流ＩＬ１との比較に時間を要して電流制御演算１を実行中に残り時間Ｔ１が経過する場合がある。この場合、図４のタイミング比較処理ルーチンのステップＳ４１０で目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合わないと判定され、図３のステップＳ２８０で電圧維持制御を実行される。これにより、電圧ＶＨを現在の電圧で維持することができるから、インバータ１０に仕様より大きい比較的大きな電圧が印加されることが抑制できる。

また、図８に示すように、例えば、電流制御演算１の演算を終了した時刻ｔｅｎｄでの残り時間Ｔ２が最大時間Ｔｍ未満となることがある。この場合、図４のタイミング比較処理ルーチンのステップＳ４１０で目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合わないと判定され、図２のステップＳ２８０で電圧維持制御を実行される。これにより、電圧ＶＨを現在の電圧で維持することができるから、インバータ１０に仕様より大きい比較的大きな電圧が印加されることが抑制できる。

以上説明した実施例の電源装置２０によれば、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の演算を開始してからの所定のタイミング（ステップＳ１４０，Ｓ１７０，Ｓ２１０，Ｓ２４０の演算を開始したタイミング、立ち上がり時刻ｔｒ）から次に目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定すべき時刻ｔｃｐまでの残り時間Ｔ１を算出し、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の演算を実行している途中で残り時間Ｔ１を経過したときには、インバータ１０に供給されている電圧を保持するようにトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２をスイッチング制御するから、インバータ１０に比較的大きな電圧が印加されることを抑制できる。

実施例の電源装置２０では、演算タイミングパルスＰｃｔの立ち上がり時刻ｔｒから時刻ｔｃｐまでの残り時間Ｔ１を算出し、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の演算を実行している途中で残り時間Ｔ１を経過したときには、残り時間Ｔ２を値０に設定して、インバータ１０に供給されている電圧を保持するようにトランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２をスイッチング制御している。しかしながら、残り時間Ｔ１は、演算タイミングパルスＰｃｔの立ち上がり時刻ｔｒから時刻ｔｃｐまでの時間に限定されるわけではない。残り時間Ｔ１は、例えば、立ち上がり時刻ｔｒより少し後のタイミングから次に目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊を設定するまでの時間など、目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の演算を開始してからの所定のタイミングから次の時刻ｔｃｐまでの時間とすればよい。

実施例の電源装置２０では、図３に例示するタイミング比較処理ルーチンでは、ステップＳ３４０～ステップＳ４１０で、最大時間Ｔｍと残り時間Ｔ２とを算出し、最大時間Ｔｍが残り時間Ｔ２より長いときには、ステップＳ４１０で目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合わないと判定している。しかしながら、最大時間Ｔｍ，残り時間Ｔ２を算出しないものとして、ステップＳ３４０，Ｓ３５０，Ｓ３７０～Ｓ３９０を実行しないものとしてもよい。この場合、ステップＳ３３０，Ｓ３６０で残り時間Ｔ１が経過する前に立ち下がりエッジを検出したときにはステップＳ４００を実行して目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合うと判定し、ステップＳ３３０，Ｓ３６０で立ち下がりエッジを検出する前に残り時間Ｔ１が経過したときには、ステップＳ４１０を実行して目標デューティ比Ｄ１＊，Ｄ２＊の設定が時刻ｔｃｐに間に合わないと判定してもよい。

実施例の電源装置２０では、第１，第２バッテリ２２，２４の２つのバッテリを備えているものとしたが、蓄電装置として１つのバッテリのみを備えるものとしてもよい。この場合、第１，第２昇圧コンバータ２６，２８は、１つのバッテリとインバータ１０との間に並列に接続すればよい。

実施例の電源装置２０では、蓄電装置として第１，第２バッテリ２２，２４の２つのバッテリを備えているものとしたが、２つのバッテリに代えて２つのキャパシタを備えていてもよい。また、２つのバッテリに代えて１つのバッテリと１つのキャパシタとを備えていてもよい。

実施例の電源装置２０では、電気負荷としてインバータ１０へ電圧（電力）を供給しているが、電気負荷としては、電圧（電力）が供給されて作動する装置であれば如何なるものとしても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、第１，第２バッテリ２２，２４が「蓄電装置」に相当し、第１昇圧コンバータ２６が「第１昇圧コンバータ」に相当し、第２昇圧コンバータ２８が「第２昇圧コンバータ」に相当し、ＥＣＵ５０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。

１０ インバータ、２０ 電源装置、２２ 第１バッテリ、２２ａ，３３ａ，４３ａ 電流センサ、２３ 第１低電圧側電力ライン、２３ａ，２５ａ，３０ａ コンデンサ、２３ｂ，２５ｂ，３０ｂ 電圧センサ、２４ 第２バッテリ、２５ 第２低電圧側電力ライン、２６ 第１昇圧コンバータ、２８ 第２昇圧コンバータ、３０ 高電圧側電力ライン、５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１００ 電圧指令演算部、１０２，１０４ 電圧制御演算部、１０６，１０８ 電流制御演算部、１１０ キャリア生成部、１１２．１１４ 駆動信号生成部、Ｄ３１，Ｄ３２，Ｄ４１，Ｄ４２ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２ リアクトル、Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ４１，Ｔ４２ トランジスタ。

Claims (1)

1. 少なくとも１つのバッテリを有する蓄電装置と、
   第１上アームおよび第１下アームの２つのスイッチング素子と第１リアクトルとを有し、前記蓄電装置とインバータとの間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行なう第１昇圧コンバータと、
   第２上アームおよび第２下アームの２つのスイッチング素子と第２リアクトルとを有し、前記蓄電装置と前記インバータとの間で電圧変換を伴って電力のやりとりを行なう第２昇圧コンバータと、
   前記インバータに供給する電圧が前記インバータにより駆動されるモータのトルク指令と回転数とからなる目標駆動点に基づく目標電圧となるように第１，第２目標デューティ比を演算し、前記第１，第２目標デューティ比を用いて前記第１，第２上アームおよび前記第１，第２下アームの４つのスイッチング素子を制御する制御装置と、
   を備える電源装置であって、
   前記制御装置は、
   前記第１，第２目標デューティ比の演算を開始してからの所定のタイミングから前記第１，第２目標デューティ比を設定するまでの残り時間を算出し、
   前記第１，第２目標デューティ比の演算を実行している途中で前記残り時間を経過したときには、前記目標電圧に拘わらず前記インバータに供給されている電圧を保持するように前記第１，第２上アームおよび前記第１，第２下アームの４つのスイッチング素子を制御する、
   電源装置。