JP2009148003A - システム制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、システム制御装置の自己保護制御終了後のオーバーシュートを抑制し制御状態を安定に保つシステム制御装置を提供する事を目的とする。
【解決手段】半導体素子と、実制御値取得手段と、前記実制御値と目標制御値の偏差を演算する偏差演算手段と、制御指令値に含まれる積分項を演算する積分項演算手段と、直前の前記積分項と前記偏差から次回の前記制御指令値を定める第一制御指令値演算手段と、前記第一制御指令値による制御を行う第一フィードバック制御手段と、前記第一フィードバック制御手段による制御中に、前記第一制御指令値演算手段による演算は行いながら保護制御を行う保護制御手段と、制御指令値低減手段と、前記保護制御終了時期を取得する終了時期取得手段と、前記終了時期後最初の前記制御指令値として、前記制御指令値低減手段によって低減された前記制御指令値を用いる終了時制御手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自己保護機能を備えるシステム制御装置に関し、特に制御状態を安定に保つことができるシステム制御装置に関するものである。

一般に、パワー半導体などを含むシステム制御装置はフィードバック制御を行う。より具体的にはシステム制御装置で達成すべき目標制御値と実制御値との偏差を小さくするように定められた制御指令値により制御が行われる。そしてフィードバック制御で決められる制御指令値は積分項を含むことが一般的である。フィードバック制御を行うシステム制御装置としては、例えば特許文献１に開示の昇圧装置及び電動パワーステアリング装置などが挙げられる。

また、システム制御装置は自己の、短絡保護、温度保護、高圧保護などを目的とする自己保護機能を備えることが一般的である。ここで自己保護機能とは、制御を一時停止したり目標制御値よりも低出力で制御したりすることで一時的に自己保護制御を行うものである。特許文献１に開示の昇圧装置及び電動パワーステアリング装置においては、前述した自己保護機能として、制御開始時における出力電圧のオーバーシュートを抑制するソフトスタートに関する構成が示されている。

特開２００６−６２５１５号公報 特開平７−３１５２３９号公報 特開２００６−３６０３８号公報 特開２０００−３３３４８８号公報 特開平８−１４２８８６号公報 特開２００２−４６６３６号公報 特開２０００−１０８９１６号公報 特開２００２−１２０７４４号公報

自己保護機能を備えフィードバック制御を行うシステム制御装置は、目標制御値又はそれに近い制御値での稼動を行うことができる。また、自己保護機能によりシステム制御装置の停止又は低出力動作を行うことでシステム制御装置への悪影響も抑制できる。しかしながら、フィードバック制御と自己保護機能を併せ持つシステム制御装置には以下の課題がある。すなわち、自己保護を行う期間は目標制御値と実制御値との乖離が大きいために、フィードバックを行うべき積分項が過大な値となる。自己保護期間中に積分項が過大となると、自己保護を終了し目標制御値での制御に復帰する際、前述の過大な積分項に基づき制御指令値が演算される。その結果、目標制御値を達成するために要する制御指令値を超える過大な制御指令値がフィードバック制御に用いられる。これにより、例えば電流・電圧が過剰になる「オーバーシュート」などの弊害があるという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、システム制御装置が自己保護を終え、目標制御値での制御に復帰する際に制御値のオーバーシュートを抑制できるシステム制御装置を提供することを目的とする。

本願第一の発明にかかるシステム制御装置は、
半導体素子と、該半導体素子の実制御値の情報を取得する実制御値取得手段と、該実制御値と目標制御値との偏差を演算する偏差演算手段と、制御指令値に含まれる積分項を演算する積分項演算手段と、直前の該積分項と該偏差とから次回の該制御指令値である第一制御指令値を定める第一制御指令値演算手段と、該第一制御指令値により該半導体素子のフィードバック制御を行う第一フィードバック制御手段と、該第一フィードバック制御手段による制御中に、該第一制御指令値演算手段による演算は行いながら該半導体素子の一時停止又は該目標制御値よりも低出力での制御により保護制御を行う保護制御手段と、該制御指令値を低減する制御指令値低減手段と、該保護制御の終了時期の情報を取得する終了時期取得手段と、該終了時期後の最初の該制御指令値として、該第一制御指令値に代えて、該制御指令値低減手段によって該終了時期後最初に該第一制御指令値演算手段で演算された該第一制御指令値よりは低減された該制御指令値を用いる終了時制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本願第二の発明にかかるシステム制御装置は、
半導体素子と、該半導体素子の実制御値の情報を取得する実制御値取得手段と、該実制御値と目標制御値との偏差を演算する偏差演算手段と、制御指令値の積分項を演算する積分項演算手段と、直前の制御指令値の該積分項と該偏差とから次回の制御指令値である第一制御指令値を定める第一制御指令値演算手段と、該第一制御指令値により該半導体素子のフィードバック制御を行う第一フィードバック制御手段と、該第一フィードバック制御手段による制御中に、該第一制御指令値演算手段による演算は行いながら該半導体素子の一時停止又は該目標制御値よりも低出力での制御により保護制御を行う保護制御手段と、該積分項を低減する積分低減手段と、該保護制御中の該積分項を該積分低減手段により減じる保護中積分値低減手段と、
を備えることを特徴とする。

本願第三の発明にかかるシステム制御装置は、
半導体素子と、該半導体素子の実制御値の情報を取得する実制御値取得手段と、
該実制御値と目標制御値との偏差を演算する偏差演算手段と、制御指令値に含まれる積分項を演算する積分項演算手段と、直前の該制御指令値の該積分項と該偏差とから次回の制御指令値である第一制御指令値を定める第一制御指令値演算手段と、該第一制御指令値により該半導体素子のフィードバック制御を行う第一フィードバック制御手段と、該第一フィードバック制御手段による制御中に、該第一制御指令値演算手段による演算は行いながら該半導体素子の一時停止又は該目標制御値よりも低出力での制御により保護制御を行う保護制御手段と、該制御指令値を低減する制御指令値低減手段と、該目標制御値を該保護制御中の該実制御値と一致させる目標制御値擬制手段と、該保護制御中に該目標制御値擬制手段を用いる保護中目標制御値擬制手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によりシステム制御装置の制御の安定性を保ち、自己保護から目標制御値での制御に復帰する際の制御値のオーバーシュートを抑制できる。

実施の形態１
本実施形態は、制御の一時停止が解除されたあとの制御値のオーバーシュートを抑制するシステム制御装置に関する。本実施形態の構成を説明するブロック図は図１である。本実施形態のシステム制御装置は上位システム２４と下位システム２２を備える。本実施形態で下位システム２２は昇圧システムである。まず、下位システム２２の構成を説明する。下位システム２２はバッテリ１６を備える。図１においてはバッテリ１６の電圧センサー値をＶＢＡＴとして示している。バッテリ１６の後段には一次平滑コンデンサー１４を備える。一次平滑コンデンサー１４は回路に並列に接続される。一次平滑コンデンサー１４は信号の平滑化を行う。一次平滑コンデンサー１４の後段には回路に直列にリアクトル１２が配置される。

リアクトル１２の後段には昇圧半導体装置１０を備える。昇圧半導体装置１０は下位システムが行う昇圧を制御する部分である。昇圧半導体装置１０は後述する上位システム２４から制御指令値を受け取り、制御指令値で定める昇圧を実現する部分である。昇圧半導体装置１０は整流のためのダイオード１７を備える。さらに、前述した制御指令値に基づくＰＷＭ信号制御されるパワーデバイス（ＩＧＢＴ）１３を備える。また、昇圧半導体装置１０は下位システム２２が過電流、加熱などの過負荷に至った場合に予め設定された一定期間自己の動作を休止する自己保護機能を備える。前述の自己保護機能は昇圧半導体装置１０が備える自己保護制御部１１が担う。さらに、自己保護制御部１１により一定期間自己の動作の休止が行われた後に、再び制御指令値に一致する昇圧（制御）を行う自己復帰制御部１９を備える。

さらに、本実施形態の昇圧半導体装置１０は、自己保護制御部１１による自己保護が行われていることを上位システム２４へ通知する自己保護通知部２１を備える。自己保護通知部２１は、自己保護期間中においては自己保護制御を行っている旨、例えばＨｉ／Ｌｏｗ信号で通知するものである。

さらに、昇圧半導体装置１０の後段には回路に並列に二次平滑コンデンサー１８を備える。二次平滑コンデンサー１８の後段には負荷２０が接続される。負荷２０としては例えば、モーターなどが挙げられる。負荷２０には昇圧後電圧センサー値ＶＨをセンスするセンサーが備わる。ＶＨと目標電圧値ＴＶＨとの差分（偏差）は△ＶＨである。

一方、上位システム２４は上位制御システム２６を備える。上位制御システム２６は下位システム２２への制御指令値の演算、制御指令値の伝送などを行う部分である。上位制御システム２６は、フィードフォワード演算部２８、フィードバック演算部３０、過剰制御抑制部３２と目標電圧値演算部を備える。フィードフォワード演算部２８は前述したバッテリ１６の電圧センサー値ＶＢＡＴと昇圧後電圧センサー値ＶＨを読み取る。そして、ＶＢＡＴとＶＨとから昇圧半導体装置１０へ伝送されるべき制御指令値のフィードフォワード項を演算する。

フィードバック演算部３０は、下位システム２２で昇圧された実の電圧値である昇圧後電圧センサー値ＶＨを取得する。これは図１において、両方向矢印２３でしめされている。そして両者の偏差△ＶＨを演算する偏差演算部（不図示）で△ＶＨを演算する。この△ＶＨをもとに、以下の式１に基づきフィードバック項を演算する。
フィードバック制御値＝Ｋｐ×△ＶＨ＋Ｋｉ×Σ△ＶＨ ・・・式１
ここに、Ｋｐは比例定数であり、Ｋｉ積分定数である。式１において第一項のＫｐ×△ＶＨを比例項と称する。また、第二項のＫｉ×Σ△ＶＨを積分項と称する。本実施形態のフィードバック項は前述の通り、比例項と積分項との和で与えられる。そして前述のフィードバック項とフィードフォワード項との和が制御指令値として下位システム２２へ伝送される。

ここで、図２を用いて本実施形態が行うフィードバック制御について説明する。図２において横軸は時間である。また、説明の便宜上目標電圧値は一定とした。そして、目標電圧値と実電圧値との推移の例を示すグラフの下方のバーチャートは、グラフの位置に対応するフィードバック項（フィードバック量）を示す。図２から分かるように実制御値と目標電圧値との乖離が大きい場合（図２左方）はフィードバック項の値が大きい。これは現時点での制御指令値では実制御値が目標制御値を大きく下回るため、より大きな制御指令値を伝送し実制御値と目標制御値の乖離を低減するためである。一方実制御値と目標制御値との乖離が少ない領域（図２右方）においては、現時点での制御指令値が目標制御値と同程度であるからフィードバック項の値は小さい。

前述の通りフィードバック項は、過渡的な実電圧値−目標電圧値間の偏差を補正するべき比例項と、定常的な実電圧値−目標電圧値間の偏差を補正するべき積分項とからなる。比例項と積分項はこのようなものであるため、一般に、目標電圧値と実電圧値との偏差が大きいとフィードバック項の主体は比例項となる（比例項が積分項に対して支配的となる）。一方、目標電圧値と実電圧値との偏差が小さいとフィードバック項の主体は積分項となる（積分項が比例項に対して支配的となる）。このように本実施形態では、フィードフォワード制御とフィードバック制御を用いて、図２に表されるように目標電圧値と実電圧値とを一致させるように制御指令値を定める。

次いで過剰制御抑制部３２について説明する。過剰制御抑制部３２は昇圧半導体装置１０で自己保護が実施されている通知を受ける。また、過剰制御抑制部３２には記憶装置３３が接続されている。記憶装置３３には自己保護を開始する前の積分項（以後、開始前積分項と称する）が記憶されている（詳細は後述する）。過剰制御抑制部３２は自己保護解除後の最初の制御指令値を生成する。過剰制御抑制部３２は自己保護解除後の最初の制御指令値として用いる積分項に、開始前積分項を用いて制御指令値を演算する。過剰制御抑制部３２と記憶装置３３とは自己保護解除後の最初の制御指令値を定めるために配置されており本発明の特徴部分の1つでもある。

フィードフォワード演算部２８、フィードバック演算部３０、過剰制御抑制部３２、記憶装置３３を備える上位制御システム２６は前述した機能を実現するマイコンおよびメモリー装置を備えている。本実施形態の構成は上述の通りであり、上位制御システム２６が偏差△ＶＨなどに基づいて、目標制御値（目標電圧値）を達成するべく制御指令値を演算し下位システムへ指令を行う。そして、再度△ＶＨを演算し、新たな制御指令値を演算・指令する。さらに、本実施形態のシステム制御装置は、素子保護のために自己保護制御部１１により一定期間自己の動作の休止を行うことができる。また、自己保護の解除後最初の制御指令値は、過剰制御抑制部３２により生成され昇圧半導体装置１０へ伝送される。なお、本実施形態では自己保護制御中においても上位制御システム２６は稼動を継続する。すなわち、自己保護制御中でも比例項、積分項フィードフォワード項の演算を行い続ける。このときの演算のデータとなる△ＶＨなどの変数は自己保護制御中のものが用いられる。

図３は本実施形態の積分項の演算方法について説明するフローチャートである。以後図３に沿って説明する。まず、上位制御システム２６が、自己保護通知部２１より自己保護を行っている旨の通知（自己保護通知）を受けたか判断する（ステップ１００）。自己保護通知を受けた場合、直前の（一回前の）ルーチンにおいて自己保護通知を受けたかを判断する（ステップ１０５）。直前のルーチンにおいても自己保護通知を受けていた場合、そのままルーチンを終了する。一方直前のルーチンにおいて自己保護通知を受けていなかった場合はステップ１１０へと処理が進められる。ステップ１１０では積分項（Σ△ＶＨ）が記憶装置３３へ記憶される。ここで、ステップ１１０で記憶される積分項はステップ１１０に処理が進められた際の最新の積分項である。この積分項は前述した開始前積分項である。そしてステップ１１０にて開始前積分項を記憶装置３３へ記憶するとルーチンを終了する。

また、ステップ１００において、自己保護通知部２１より自己保護通知を受けなかった場合はステップ１１１へと処理が進められる。ステップ１１１では、上位制御システム２６が直前の（一回前の）ルーチンにおいて自己保護通知を受けたか判断する。ステップ１１１で直前のルーチンにおいて自己保護通知を受けていないと判断した場合は、自己保護を行っていないことになるため本ルーチンを終了する。

一方ステップ１１１で直前のルーチンにおいて自己保護通知を受けたと判断した場合はステップ１１２へと処理が進められる。ステップ１１２に処理が進められた場合、昇圧半導体装置１０は自己保護を解除された直後である。すなわち、次に下位システム２２へ伝送される制御指令値は自己保護解除後最初の制御指令値である。前述したように自己保護解除後最初の制御指令値は過剰制御抑制部３２が生成する。ステップ１１２では過剰制御抑制部３２が記憶装置３３に記憶された開始前積分項を読み込む。そして開始前積分項をフィードバック項の積分項として制御指令値を生成（演算）する。なお、自己保護解除後最初の制御指令値を演算する際であっても、フィードフォワード項や比例項はフィードフォワード演算部２８、フィードバック演算部３０で演算されたものを用いる。自己保護解除後最初の制御指令値はステップ１１２で演算した制御指令値が使用される。

図４は本実施形態の比較例における実電圧、目標電圧、フィードバック量の推移を示す図である。ここで、比較例とは自己保護制御の解除後最初の制御指令値も自己保護前と同様にフィードバック演算部とフィードフォワード演算部とで演算された制御指令値によって下位システムである昇圧システムを制御するシステム制御装置である。また、比較例の構成においても自己保護制御を行うことが可能である。しかし、比較例の構成は過剰制御抑制部のように自己保護解除後に制御指令値を修正する特別な構成は備えないものとする。

図４には、このような比較例のシステム制御装置が自己保護を行い、その後自己保護制御を解除した後の実電圧の推移が示されている。図４の上方の目標電圧と実電圧の波形、その下方のバーチャート（フィードバック量）は図２と同様の様式である。ここで、Ｔ_ＡからＴ_Ｂまでの期間は自己保護期間である。本実施形態では自己保護期間においては、制御を停止しているため目標電圧と実電圧との乖離が大きいことが分かる。フィードバック制御部はこのような乖離を「定常的な目標電圧と実電圧との偏差」とみなして積分値を増大させる。そして比較例においては、自己保護解除（Ｔ_Ｂ）後最初の制御指令値を定める際には前述の増大した積分項を用いる。ゆえに制御指令値は過大な値となり、図４に示すように、実電圧が目標電圧を大きく超えるオーバーシュートが起こる。その結果として、システム制御装置に過電圧印加や、過電流が流れてシステム制御装置にダメージを及ぼす問題が考えられる。

本実施形態の構成によれば、上述の問題を解決できる。すなわち、自己保護制御の解除後最初の制御指令値を演算する際には記憶装置３３に記憶された開始前積分項が用いられる。このため自己保護により過大となった積分項を用いずに制御指令値が演算できるからオーバーシュートを抑制できる。このことを図で表現すると図５のようになる。図５は実電圧および目標電圧の波形と、フィードバック量が示されている。図５では、自己保護期間が経過した後のフィードバック量はメモリ値（記憶装置に記憶された開始前積分項）と比例項との和である。よって積分項が目標制御値を達成するための適切な値となりオーバーシュートを回避できる。しかも、開始前積分項は自己保護開始時の積分項であるため実制御値−目標制御値の定常的乖離を是正する適切な積分項である。よって、自己保護制御解除直後であっても実制御値−目標制御値を精度良く一致させる制御指令値を演算できる。

本実施形態においては、自己保護制御部１１により昇圧半導体装置が「予め設定された一定期間自己の動作を休止」することとしたが本発明はこれに限定されない。すなわち、自己保護制御部は自己保護中に制御を休止させるのではなく、目標制御値よりも低出力で制御を継続することとしても本発明の効果を失わない。このような自己保護の手法であっても積分項は過大な値となると考えられるから、自己保護解除後の最初の制御指令値を定める際の積分項として開始前積分項を用いてオーバーシュートを抑制する効果を得られる。

本実施形態においては、自己保護通知部は「自己保護期間中においては自己保護制御を行っている旨を通知する」としたが本発明はこれに限定されない。すなわち、自己保護期間が予め定められた一定期間であれば、自己保護通知部はその開始時期のみ上位制御システム２６へ通知しても良い。その場合上位制御システム側で自己保護終了時期を演算して積分項の置き換えを行えば本発明の効果を得られる。また、自己保護通知部が自己制御開始時期と終了時期のみ上位制御システムへ通知しても良い。ここで示したいずれの場合においても自己保護開始時に開始時積分項を記憶し、自己保護終了時に積分項の置き換えを行うことができる。これらのようにすれば、本発明の効果を失わないし自己保護期間中常に「自己保護制御を行っている旨を通知する」必要はなくなるから下位システム−上位システム間の通信回数低減が可能である。

本実施形態においては、上位制御システムが備える記憶装置には「開始前積分項」が記憶されることとしたが本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、記憶装置には自己保護解除後に使用してもオーバーシュートを起さない、予め定められた積分項（例えば、出荷段階などでオーバーシュートを起さない積分項が分かっている場合はその積分項）を記憶させても良い。あるいは、積分項だけでなく自己保護解除後に用いる制御指令値を記憶しても良い。このようにすると、本実施形態で行った「開始前積分項を抽出し、記憶装置に記憶させる」プロセスを省略できる。よって自己保護開始時期（自己保護直後の時期）の情報を上位システムが認識する必要がない。この場合過剰制御抑制部は自己保護終了時期だけ把握できれば、記憶装置に記憶された積分項を読み込み自己保護解除後最初の制御指令値を計算することができる。

実施の形態２
本実施形態は昇圧半導体装置の自己保護期間における積分項を補正しその値が過大となることを防止するシステム制御装置に関する。本実施形態の構成は実施形態１の構成に加えて、自己保護期間中に積分項を固定する積分項固定部（図示せず）が備わる。本実施形態では積分項固定部はフィードバック演算部の内部に備わるが他の場所に配置されていても良い。

図６は本実施形態の積分項調整ルーチンを説明するフローチャートである。図６は図３のステップ１１０がステップ２１０に置き換わった点を除いて図３と同様であるから図３との相違点のみ説明し他の説明は省略する。図６に示されるように、ステップ１００で自己保護通知があり、かつステップ１０５で直前のルーチンにおいて自己保護通知を受けなかったと判断した場合にステップ２１０へ処理が進められる。すなわち、ステップ２１０は自己保護があった直後に行われる処理を説明するものである。ステップ２１０では、まず、実施形態１と同様に開始前積分項を記憶装置に記憶する。それと共に、フィードバック演算部で演算が継続されている積分項を規定値ＫＫ１に固定する。積分項の規定値ＫＫ１への固定は、前述した積分項固定部が行う。そして、このように積分項をＫＫ１に固定するのは最初にステップ２１０の処理が行われてから自己保護制御が解除されるまでの期間である。

前述した規定値ＫＫ１とは、システムにあらかじめ定められている値である。ＫＫ１は積分項として用いられる際に下位システムの制御値がオーバーシュートを起さない値である。

ここで、本実施形態のように「自己保護期間中に積分項を固定する」意義について説明する。実施形態１の構成では自己保護解除後の最初の制御指令値をオーバーシュートを起さない制御指令値とする。このことにより、自己保護解除後の最初の制御指令値が過大な値となることを回避できている。しかしながら、実施形態１において説明した図３の積分項調整ルーチンが回る（一巡する）ためには一定の処理時間を要するものである。従って過剰制御抑制部が「自己保護解除直後」であることを検出する前に、過大な積分値を用いて演算された制御指令値によって自己保護解除後の制御が再開されることも考えられる。実施形態１においては、前述のような問題も起こり得るため、システム制御装置の動作状況によってはオーバーシュート対策が完全とは言えないという問題があった。

本実施形態の構成によれば、積分項固定部により自己保護期間中に積分項が規定値ＫＫ１に固定されるため、自己保護期間中であっても積分項が過大となることはない。従って、仮に自己保護解除後最初の制御指令値が過剰制御抑制部ではなくフィードバック演算部で演算されたものであってもオーバーシュートを抑制できる。ここで、本実施形態の構成で実現される実制御値の動きについて図７を用いて説明する。図７は前述の図２と同様に、目標制御値に対する実制御値の時間変化を説明する図である。また、バーチャートがフィードバック量を表す点も図２などと同様である。図７は、自己保護期間終了後に、自己保護期間中の積分項が用いられてもオーバーシュートを起さないことを表している。

本実施形態では、積分項固定部はフィードバック制御部に配置したが、この配置は本発明を得るための必須要件ではないからどこに配置されていても良い。

本実施形態では、自己保護期間中の積分項を規定値ＫＫ１に固定したが本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は自己保護期間中の積分項が過大になること自体を回避する点に特徴があるから、「積分項を規定値ＫＫ１に固定」することに代えて例えば、「積分項を０に固定」しても、「積分項の演算を行わない」こととしても、「積分項を定期的にリセット」しても本発明の効果を失わない。

実施の形態３
本実施形態は記憶装置を用いることなく、自己保護制御解除後のオーバーシュートを抑制するシステム制御装置に関する。本実施形態の構成は以下を除き実施形態１の構成と同様である。すなわち、本実施形態の上位制御システムは、実施形態１の過剰制御抑制部および記憶装置に代えて保護直後積分項演算部を備える。保護直後積分項演算部は、自己保護制御解除後の最初の積分項を演算する部分である。保護直後積分項演算部は自己保護解除時の比例項を取得し、その比例項から自己保護制御解除後の最初の積分項を演算する。具体的には以下の式２により演算が行われる。
保護直後積分項演算部が演算する積分項＝Ｋｐ×△ＶＨ／Ｋｉ ・・・式２
このようにして、自己保護制御解除後の最初の積分項を△ＶＨに応じた適切な値とすることができる。本実施形態の構成によれば、開始前積分項などを記憶すべき記憶装置は不要であるから、自己保護制御解除後のオーバーシュート抑制とシステム制御装置の小型化が可能である。

図８は保護直後積分項演算部が行う積分項調整ルーチンを説明する図である。まず、自己保護通知部から自己保護通知があったか判断する（ステップ１００）。自己保護通知があった場合は自己保護制御中であるからルーチンを終了する。一方自己保護通知を検出しないときはステップ１１１へ処理が進められる。ステップ１１１では直前のルーチンで自己保護通知を検出したか判断する。ステップ１１１で直前のルーチンにおいて自己保護通知を検出したと判断した場合はステップ３０４へと処理が進められる。ステップ３０４では、保護直後積分項演算部により式２に基づき比例成分から積分項が演算されルーチンを終了する。ステップ３０４で演算された積分項は自己保護解除後最初の制御指令値の積分項として使われる。

本実施形態の特徴は自己保護制御解除後の比例項を用いて積分項を演算する点にある。よって、式２は例示であり比例項から妥当な積分項が演算できる限りにおいては特に限定されるものではない。

実施の形態４
本実施形態は自己保護期間中の目標制御値を実制御値と一致させて自己保護解除後のオーバーシュートを抑制するシステム制御装置に関する。本実施形態の構成は以下を除き実施形態１の構成と同様である。すなわち、本実施形態は実施形態１における過剰制御抑制部と記憶装置に代えて、目標制御値変更部（図示せず）を備える。目標制御値変更部は目標制御値（目標電圧値）を実制御値と一致させるものである。目標制御変更部は、下位システム２２の自己保護通知部２１から自己保護通知を受けることができる配線又は通信手段を備える。また、実制御値（図１では昇圧後電圧センサー値）を取得するための配線又は通信手段を備える。

上述のような目標制御値変更部は自己保護通知を受けると、実制御値を取得する。次いで、取得された実制御値と一致する目標制御値を生成する。そして自己保護期間中は、ここで生成された目標制御値をそのまま制御指令値として昇圧半導体装置１０へ送信する。

前述のように目標制御値を実制御値と一致させた制御指令値を昇圧半導体装置１０へ送信し制御を行うと△ＶＨは０となる。従って比例項と積分項はともに０となる。よって自己保護期間解除後の最初の制御指令値についての積分項が過大になることはないので、オーバーシュートを抑制できる。

実施の形態５
本実施形態は自己保護解除後の所定期間における目標制御値に時間の関数で０から１まで上昇する式の演算結果を乗ずることで、目標制御値を低減しオーバーシュートを抑制するシステム制御装置に関する。本実施形態の構成は以下を除き実施形態１の構成と同様である。すなわち、本実施形態は実施形態１における過剰制御抑制部と記憶装置に代えて、上位制御システム２６に目標制御値変換部（図示せず）を備える。目標制御値変換部は、自己保護通知部２１から自己保護通知を受けるための配線又は通信手段を備える。また、実制御値（図１では昇圧後電圧センサー値）を取得するための配線又は通信手段も備える。目標制御値変換部は自己保護通知を受けた後、さらに後続の自己保護通知を受けなくなった場合、すなわち、自己保護解除後に実制御値を取得する。そして目標制御値を以下の式３に基づいて変換する。
変換後目標制御値＝実制御値＋ｆ(ｔco)×（当初目標制御値−実制御値）・・・式３
ここで、関数ｆ(ｔco)は、時間の関数であり、自己保護制御の解除時をｔco＝０とする。なお、式３において当初目標制御値とは変換される前の目標制御値のことである。式３における関数ｆ(ｔco)の時間変化は図１１に示す。図１１から把握できるようにｆ(ｔco)は時間t_ffukkiの間に０から１へ緩やかに増加する時間の関数である。前述のt_ffukkiは自己保護解除後のオーバーシュートの可能性などによって適宜定められる。このようにして演算された変換後目標制御値はフィードバック制御部３０などに送信される。そしてフィードバック制御部３０は変換後目標制御値を受信したときは、当初目標制御値に優先して変換後目標制御値を用いる。

図１０は上述の復帰後目標制御値設定のためのルーチンを説明する図である。以下図１０に沿ってこのルーチンを説明する。まず、自己保護通知部から自己保護通知があったか判断する（ステップ４００）。ステップ４００で自己保護通知があったと判断したときはステップ４０１へ処理が進められる。ステップ４０１では実制御値（図１の場合昇圧後電圧センサー値）の取得が行われる。次いでステップ４０２へ処理が進められる。ステップ４０２では、目標制御値をステップ４０１で取得した実制御値と一致させてフィードバック演算部３０へ送信する。これにより自己保護期間中の積分項が過大な値となることを防止できる。

一方ステップ４００で自己保護通知を受けたと判断しないときは、ステップ４０４へ処理が進められる。ステップ４０４では本ルーチンの直前のルーチンにおいて自己保護通知があったか判断する。ステップ４０４で自己保護通知があったと判断した時は、自己保護制御が解除された直後である。式３で用いるtcoを０とする。その上で、ステップ４０７へ進み実制御値を取得する。次いでステップ４０８へ進み式３に基づき変換後目標制御値を演算する。

また、ステップ４０４で自己保護通知をあったと判断しない場合はステップ４１０へと処理が進められる。ステップ４１０では式３で用いるtcoの加算が行われる。すなわち1つ前のルーチンで定めたtcoに本ルーチンを一回処理するために要する時間t_Rを加えた値が演算される。ステップ４１０を終えるとステップ４１２へと処理が進められる。ステップ４１２ではステップ４１０の左辺で示されるtcoがtffukkiと比較して大きいか判断する。tco>tffukkiであればルーチンを終了する。一方tco≦tffukkiであるときはステップ４０７へ進み実制御値を取得する。さらにステップ４０８へ進み変換後目標制御値を演算する。

このように、本実施形態の復帰後目標制御値設定はtcoがtffukki以下である限り、変換後目標制御値を演算しつづける。そして、変換後目標制御値を用いてフィードバック制御が行われる。

図９は実制御値、当初目標制御値、変換後目標制御値について説明する図である。実施形態１においては自己保護解除後にも目標制御値は変わらない。これは図９において当初制御値８０で表される。一方本実施形態では自己保護解除後の制御指令値は式３にもとづく変換後目標制御値が用いられる。変換後目標制御値は図９において破線８２のように漸増する。

本実施形態の構成によれば、自己保護制御の解除後一定期間について、目標制御値として暫定目標制御値を用いるから△ＶＨが低い値となる。よって自己保護制御の解除後一定期間はフィードバック制御によるフィードバック量を抑制できる。故に自己保護制御解除後のオーバーシュートを防止できる。

本実施形態においては、ステップ４０１、４０２を用いて、自己保護制御中の目標制御値を実制御値と一致させているから自己保護制御中に積分項が過大となることはない。よってこれを、変換後目標制御値を用いることと併用すれば高い確度でオーバーシュートを抑制できる。しかしながら、本発明の特徴は自己保護制御後の目標制御値を低減することにより△ＶＨを低減することである。そして変換後目標制御値を用いてもオーバーシュート抑制効果は得られるから、本発明において、図１０におけるステップ４０１、４０２は必須の構成要件ではない。

実施形態１の構成を説明するブロック図。 実電圧と目標電圧の波形及びフィードバック量を用いてフィードバック制御について説明する図。 積分項の生成方法について説明するフロー図。 比較例の実電圧と目標電圧の波形及びフィードバック量を説明する図。 実施形態１の実電圧と目標電圧の波形及びフィードバック量を説明する図。 実施形態２の積分項調整ルーチンを説明するフロー図。 実施形態２の実電圧と目標電圧の波形及びフィードバック量を説明する図。 実施形態３の積分項調整ルーチンを説明するフロー図。 実施形態５の実制御値、当初目標制御値、変換後目標制御値について説明する図。 実施形態５の復帰後目標制御値設定のためのルーチンを説明する図。 実施形態５の復帰後目標制御値設定の際に用いる関数について説明する図。

符号の説明

２４ 上位システム
２６ 上位制御システム
３０ フィードバック演算部
３２ 過剰制御抑制部
３３ 記憶装置
２１ 自己保護通知部
１１ 自己保護制御部

Claims (8)

1. 半導体素子と、
   前記半導体素子の実制御値の情報を取得する実制御値取得手段と、
   前記実制御値と目標制御値との偏差を演算する偏差演算手段と、
   制御指令値に含まれる積分項を演算する積分項演算手段と、
   直前の前記積分項と前記偏差とから次回の前記制御指令値である第一制御指令値を定める第一制御指令値演算手段と、
   前記第一制御指令値により前記半導体素子のフィードバック制御を行う第一フィードバック制御手段と、
   前記第一フィードバック制御手段による制御中に、前記第一制御指令値演算手段による演算は行いながら前記半導体素子の一時停止又は前記目標制御値よりも低出力での制御により保護制御を行う保護制御手段と、
   前記制御指令値を低減する制御指令値低減手段と、
   前記保護制御の終了時期の情報を取得する終了時期取得手段と、
   前記終了時期後の最初の前記制御指令値として、前記第一制御指令値に代えて、前記制御指令値低減手段によって前記終了時期後最初に前記第一制御指令値演算手段で演算された前記第一制御指令値よりは低減された前記制御指令値を用いる終了時制御手段と、
   を備えることを特徴とするシステム制御装置。
2. 前記制御指令値低減手段は、
   前記目標制御値以下の前記制御指令値である第二制御指令値を記憶する第二制御指令値記憶手段と、前記第二制御指令値記憶手段に記憶された前記第二制御指令値を読み取る読み込み手段とを備え、
   前記終了時期後の最初の前記制御指令値として前記第二制御指令値が用いられることを特徴とする請求項１に記載のシステム制御装置。
3. 前記制御指令値低減手段は、
   前記保護制御の開始時期の情報を取得する開始時期取得手段と、前記保護制御の開始時期前の前記積分項である開始前積分項を記憶する開始前積分項記憶手段と、前記開始前積分項記憶手段に記憶された値を読み取る読み込み手段とを備え、
   前記終了時制御手段は前記終了時期後最初の前記制御指令値の積分項として前記開始前積分項を用いることを特徴とする請求項１に記載のシステム制御装置。
4. 前記制御指令値低減手段は、
   前記終了時期後の最初の前記制御指令値およびそこから所定期間の前記制御指令値に対して、前記第一制御指令値に時間の関数で０から１まで上昇する式の演算結果を乗じる第一制御指令値低減手段を備え、
   前記終了時期後の最初の前記制御指令値およびそこから所定期間の前記制御指令値は前記第一制御指令値によって演算された前記制御指令値が用いられることを特徴とする請求項１に記載のシステム制御装置。
5. 半導体素子と、
   前記半導体素子の実制御値の情報を取得する実制御値取得手段と、
   前記実制御値と目標制御値との偏差を演算する偏差演算手段と、
   制御指令値の積分項を演算する積分項演算手段と、
   直前の制御指令値の前記積分項と前記偏差とから次回の制御指令値である第一制御指令値を定める第一制御指令値演算手段と、
   前記第一制御指令値により前記半導体素子のフィードバック制御を行う第一フィードバック制御手段と、
   前記第一フィードバック制御手段による制御中に、前記第一制御指令値演算手段による演算は行いながら前記半導体素子の一時停止又は前記目標制御値よりも低出力での制御により保護制御を行う保護制御手段と、
   前記積分項を低減する積分低減手段と、
   前記保護制御中の前記積分項を前記積分低減手段により減じる保護中積分値低減手段と、
   を備えることを特徴とするシステム制御装置。
6. 前記積分低減手段は、前記積分項を０とすることを特徴とする請求項５に記載のシステム制御装置。
7. 前記積分低減手段は、前記積分項を定期的にリセットすることを特徴とする請求項５に記載のシステム制御装置。
8. 半導体素子と、
   前記半導体素子の実制御値の情報を取得する実制御値取得手段と、
   前記実制御値と目標制御値との偏差を演算する偏差演算手段と、
   制御指令値に含まれる積分項を演算する積分項演算手段と、
   直前の前記制御指令値の前記積分項と前記偏差とから次回の制御指令値である第一制御指令値を定める第一制御指令値演算手段と、
   前記第一制御指令値により前記半導体素子のフィードバック制御を行う第一フィードバック制御手段と、
   前記第一フィードバック制御手段による制御中に、前記第一制御指令値演算手段による演算は行いながら前記半導体素子の一時停止又は前記目標制御値よりも低出力での制御により保護制御を行う保護制御手段と、
   前記制御指令値を低減する制御指令値低減手段と、
   前記目標制御値を前記保護制御中の前記実制御値と一致させる目標制御値擬制手段と、
   前記保護制御中に前記目標制御値擬制手段を用いる保護中目標制御値擬制手段と、
   を備えることを特徴とするシステム制御装置。

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