JP2009148119A - 昇降圧コンバータの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇圧動作と降圧動作の切替点付近における応答性を向上させた昇降圧コンバータを提供することを課題とする。
【解決手段】昇降圧コンバータの駆動制御部２０は、電圧制御指令生成部２１、電圧制御部２２、ＰＷＭ指令算出部２３、ＰＷＭ指令合算部２４、昇降圧切替制御部２５、補償値算出部２６、及び補償値切替部２７を含む。ＰＷＭ指令合算部２４は、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における低電流領域において、ＰＷＭ指令算出部２３から入力されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)と、補償値算出部２６から入力される補償デューティ値(pwm_duty)とを合算し、合算デューティ値(pwm_sum)を出力する。合算デューティ値(pwm_sum)は、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における低電流領域において増大されるため、電流応答性が良好でＤＣバス１９の電圧値を一定の範囲内に保持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、昇圧用スイッチング素子及び降圧用スイッチング素子を有し、負荷への電力供給の制御と、負荷より得られる回生電力の蓄電器への供給の制御とを行う昇降圧コンバータの駆動制御装置に関する。

従来より、一般的な昇降圧コンバータでは、昇圧用スイッチング素子と降圧用スイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動するためのデューティ指令は、リアクトルに通流する電流の値や、出力電圧の値を用いるフィードバック系のＰＩ（Proportional Integral）制御によって導出される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１７６５６７号公報

ところで、昇降圧コンバータをフィードバック制御する場合には、昇圧動作と降圧動作の切替点に近い電流値が微小な領域において、電流の立ち上がりが遅れるため、デューティ指令に対して電流の応答が遅れるという課題がある。

このような電流応答の遅れは、デューティ指令に対する電流の特性に図７に示すような不感帯領域として現れる。この不感帯領域内では電流値が小さいため、昇圧動作又は降圧動作が適切に行われず、昇降圧コンバータと負荷の間にあるＤＣバスの電圧値が変動しやすくなる。このため、不感帯領域内でＤＣバス電圧が変動すると、ＤＣバスからモータ等の負荷に供給される電圧も変動するため、負荷を正確に制御しにくくなるという課題があった。

また、降圧動作を行う際に、電流応答の遅れによりＤＣバス電圧が上昇し過ぎると、負荷のドライバが過電圧で損傷するおそれがあった。これとは逆に、昇圧動作を行う際に、ＤＣバス電圧が低下し過ぎて蓄電器の電圧と同等になると、蓄電器から負荷に常に電流が流れることにより、負荷を制御しにくくなるという課題があった。

そこで、本発明は、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における応答性を向上させた昇降圧コンバータの駆動制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面の昇降圧コンバータの駆動制御装置は、蓄電器と、力行運転及び回生運転の双方を行う負荷との間に接続される昇降圧コンバータの駆動制御装置であって、前記負荷と前記昇降圧コンバータとの間のＤＣバスの電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）が目標電圧値に追従するように、前記昇降圧コンバータを駆動するためのＰＷＭデューティ値を演算する主制御部と、前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における所定の低電流領域で前記ＰＷＭデューティ値を補償するための補償デューティ値を演算する補償デューティ値演算部と、前記主制御部によって演算されるＰＷＭデューティ値に前記補償デューティ値を合算する合算処理を行う合算部とを含む。

また、前記主制御部は、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差に基づくＰＩ制御によって前記ＰＷＭデューティ値を演算するように構成されており、
前記合算処理の起動開始時に、前記ＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値を比例成分値の反数に置き換える置換部をさらに備えてもよい。

この場合に、前記合算処理は、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差が絶対値で所定電圧値以上で、かつ、前記昇降圧コンバータに通流する電流値が絶対値で所定の低電流値以下になると起動開始されてもよい。

また、前記置換部は、前記合算処理の起動終了時に、前記ＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値を、前記合算処理の起動終了直前のＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値と前記補償デューティ値との合計値に置き換えてもよい。

この場合に、前記合算処理は、前記昇降圧コンバータに通流する電流値が絶対値で所定の低電流値以下で、かつ、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差が零になった場合、又は、当該偏差の符号が反転した場合に起動終了されてもよい。

また、前記補償デューティ値演算部は、前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側又は降圧側の変曲点でのＰＷＭデューティ値に相当するデューティ値を前記補償デューティ値として演算してもよい。

本発明によれば、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における応答性を向上させた昇降圧コンバータの駆動制御装置を提供できるという特有の効果が得られる。

以下、本発明の昇降圧コンバータの駆動制御装置を適用した実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態の昇降圧コンバータの回路構成を概略的に示す図である。この昇降圧コンバータ１０は、リアクトル１１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂ、バッテリ１３を接続するための電源接続端子１４、モータ１５を接続するための出力端子１６、一対の出力端子１６に並列に挿入される平滑用のコンデンサ１７、及びリアクトル電流検出部１８を備える。コンバータ１０の出力端子１６とモータ１５との間は、ＤＣバス１９によって接続される。

リアクトル１１は、一端が昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂの中間点に接続されるとともに、他端が電源接続端子１４に接続されており、昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス９に供給するために設けられている。

昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子である。昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂは、後述する昇降圧コンバータの駆動制御装置からゲート端子にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂには、整流素子であるダイオード１２ａ及び１２ｂが並列接続される。

バッテリ１３は、昇降圧コンバータ１０を介してＤＣバス１９との間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。なお、図１には、蓄電器としてバッテリ１３を示すが、バッテリ１３の代わりに、コンデンサ、充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。

電源接続端子１４及び出力端子１６は、バッテリ１３及びモータ１５が接続可能な端子であればよい。電源接続端子１４及び出力端子１６には、電源電圧及び出力電圧を検出する電圧検出部１４Ａ及び１６Ａがそれぞれ配設される。電圧検出部１４Ａは、バッテリ１３の電圧値(vbat_det)を検出し、電圧検出部１６Ａは、ＤＣバス１９の電圧（以下、ＤＣバス電圧：vdc_det）を検出する。

出力端子１６に接続される負荷であるモータ１５は、力行運転及び回生運転が可能な電動機であればよく、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ(Interior Permanent Magnetic)モータで構成することができる。図１には、直流駆動用のモータ１５を示すが、インバータを介して交流駆動されるモータであってもよい。

平滑用のコンデンサ１７は、出力端子１６の正極端子と負極端子との間に挿入され、出力電圧を平滑化できる蓄電素子であればよい。

リアクトル電流検出部１８は、リアクトル１１に通流する電流の値を検出可能な検出手段であればよく、電流検出用の抵抗器を含む。このリアクトル電流検出部１８は、バッテリ１３に通流する電流値(ibat_det)を検出する。

「昇降圧動作」
このような昇降圧コンバータ１０において、ＤＣバス１９を昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂに並列に接続されたダイオード１２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１１に発生する誘導起電力をＤＣバス１９に供給する。これにより、ＤＣバス１９が昇圧される。

また、ＤＣバス１９を降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧を印加し、降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂを介して、モータ１５によって発生される回生電力をＤＣバス１９からバッテリ１３に供給する。これにより、ＤＣバス１９に蓄積された電力がバッテリ１３に充電され、ＤＣバス１９が降圧される。

ところで、モータ１５の力行運転及び回生運転に際しては、力行運転に必要な電力はＤＣバス１９からモータ１５に供給されるとともに、回生運転によって得られる電力はモータ１５からＤＣバス１９に供給されるため、ＤＣバス１９の電圧値は変動する。

しかしながら、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、以下で説明する制御手法によって昇圧動作と降圧動作の切替点付近における電流の応答性を向上させ、これによりＤＣバス１９の電圧値を一定の範囲内に保持する。

図２は、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の回路構成を示す制御ブロック図である。この図に示すように、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御部２０は、電圧制御指令生成部２１、電圧制御部２２、ＰＷＭ指令算出部２３、ＰＷＭ指令合算部２４、昇降圧切替制御部２５、補償値算出部２６、及び補償値切替部２７を含む。

これらのうち、電圧制御指令生成部２１、電圧制御部２２、ＰＷＭ指令算出部２３、ＰＷＭ指令合算部２４、及び昇降圧切替制御部２５は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)とＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)との偏差に基づくＰＩ制御により昇降圧コンバータ１０を駆動するための駆動指令を生成するフィードバックループを形成する。このフィードバックループは、駆動指令を生成するための主制御部として機能する。

また、ＰＷＭ指令合算部２４、補償値算出部２６、及び補償値切替部２７は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)、バッテリ電圧値(vbat_det)、及びバッテリ電流値(ibat_det)を用いて昇降圧コンバータ１０の駆動指令を補償するための補償値を演算し、この補償値を駆動指令に合算するためのフィードフォワードループを形成する。

なお、バッテリ電流値(ibat_det)は、バッテリ１３からＤＣバス１９へ流れる方向を正とする。

「各部の説明」
電圧制御指令生成部２１は、ＤＣバス１９の目標電圧となるＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)を出力する。モータ１５の駆動開始前におけるＤＣバス電圧は０（Ｖ）であるため、このＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)は、モータ１５の駆動開始により０（Ｖ）から徐々に上昇し、モータ１５の駆動が立ち上がってＤＣバス電圧が所定値を超えると、一定値に保持されるように設定されている。ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)は、電圧制御部２２と補償値切替部２７に入力される。

電圧制御部２２は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)とＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)に近づけるように（すなわち、この偏差を小さくするように）ＰＩ制御を行い、そのために必要な電圧制御指令(datl)を演算する。生成された電圧制御指令(datl)は、ＰＷＭ指令算出部２３に入力される。

ＰＷＭ指令算出部２３は、電圧制御指令(datl)をＰＷＭ制御に必要なデューティ値を表すＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に変換するための算出処理を行う。算出されたＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)は、ＰＷＭ指令合算部２４に入力される。

ＰＷＭ指令合算部２４は、ＰＷＭ指令算出部２３から入力されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)と、補償値算出部２６から入力される補償デューティ値(pwm_duty)とを補償値切替部２７から入力されるフラグ(duty.flg)の値に応じて合算し、合算デューティ値(pwm_sum)を出力する合算処理を行う（合算部としての機能）。この合算処理は、ＰＷＭ指令合算部２４の不感帯補償機能により、フラグ(duty.flg)の値に応じて、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)と補償デューティ値(pwm_duty)との合算の手法が変更される。この不感帯補償機能による合算処理については後述する。

なお、ＰＷＭ指令合算部２４で出力される合算デューティ値(pwm_sum)は、ＰＷＭデューティ値に変換される前の制御量（％）である。

昇降圧切替制御部２５は、合算デューティ値(pwm_sum)をＰＷＭデューティ値であるデューティ指令値(pwm_ref)に変換する。このデューティ指令値(pwm_ref)は、昇降圧コンバータ１０の昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａと降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂを駆動するためのＰＷＭデューティを表す値（％）である。

ここで、デューティ指令値(pwm_ref)は、昇圧用の値に正の符号を付し、降圧用の値に負の符号を付して昇降圧用の値を区別する。このため、昇降圧切替制御部２５は、デューティ指令値(pwm_ref)が正の値である場合は、デューティ指令値(pwm_ref)を昇圧用ＩＧＢＴ１２Ａに送り、デューティ指令値(pwm_ref)が負の値である場合は、デューティ指令値(pwm_ref)を降圧用ＩＧＢＴ１２Ｂに送る。

補償値算出部２６は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)、バッテリ電圧値(vbat_det)、及びバッテリ電流値(ibat_det)に基づき、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償するための不感帯補償機能による合算処理に必要な補償デューティ値(pwm_duty)を算出する。この補償デューティ値(pwm_duty)は、昇降圧コンバータ１０のＰＷＭデューティに対する電流の特性（図７参照）における昇圧側又は降圧側の変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量である。変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量は、降圧側の値はＤＣバス電圧値(vdc_det)に対するバッテリ電圧値(vbat_det)の比(vbat_det)／(vdc_det)で与えられ、昇圧側の値は、{1-(vbat_det)／(vdc_det)}で与えられる。補償値算出部２６は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)に対するバッテリ電圧値(vbat_det)の比(vbat_det)／(vdc_det)を表す制御量を補償デューティ値(pwm_duty)として算出し、補償値切替部２７に入力する。

補償値切替部２７は、ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)、ＤＣバス電圧値(vdc_det)、及びバッテリ電流値(ibat_det)に基づいてフラグ(duty.flg)を導出し、このフラグ(duty.flg)と補償デューティ値(pwm_duty)をＰＷＭ指令合算部２４に入力する処理を行う。フラグ(duty.flg)は「−１」、「０」又は「＋１」のいずれかの値をとる。このフラグ(duty.flg)は、後述する不感帯補償機能による合算処理に用いられる。

図３は、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の補償値切替部２７で導出するフラグ(duty.flg)と、昇降圧コンバータ１０の駆動領域との関係を示す図である。

図３において、横軸はバッテリ電流値(ibat_det)、縦軸はＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝である。

ここで、バッテリ電流値(ibat_det)は、バッテリ１３からＤＣバス１９へ流れる方向を正とするため、横軸が正の領域は、ＤＣバス１９を昇圧する（リアクトル１１からＤＣバス１９に電力を供給する）領域である。この動作が継続されると、バッテリ１３に蓄積された電力がＤＣバス１９へ供給される（バッテリ１３からＤＣバス１９への放電が行われる）。これに対して横軸が負の領域は、ＤＣバス１９を降圧する（バッテリ１３を充電する）領域である。

また、縦軸のＤＣバス電圧偏差は、｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝で表されるため、縦軸が正の領域は、ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)よりもＤＣバス電圧値(vdc_det)が低く、ＤＣバス１９の電圧が降下している領域である。この領域では、モータ等の負荷の変動により、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が低下するので、昇降圧コンバータ１０は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)を昇圧するための制御を行う。その結果、バッテリ１３からＤＣバス１９への放電が行われる。これに対して縦軸が負の領域は、ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)よりもＤＣバス電圧値(vdc_det)が高く、ＤＣバス１９の電圧が上昇している領域である。この領域では、モータ等の負荷の変動により、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇するので、昇降圧コンバータ１０は、ＤＣバス電圧値(vdc_det)を低下させるために、バッテリ１３を充電するための制御を行う。

横軸には、中央のバッテリ電流値(ibat_det)＝０の軸を挟み、-bat_Iと+bat_Iの２つの閾値が設定されている。これにより、昇降圧コンバータ１０の駆動領域は、横軸方向において、バッテリ電流値(ibat_det)に応じて、-bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、-bat_I<バッテリ電流値(ibat_det)<+bat_I、+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)の３つの領域に分けられている。なお、予め定められた閾値である-bat_Iと+bat_Iとの間は、従来の昇降圧コンバータであれば不感帯領域（図７参照）が生じるような電流値の微小な領域である。

また、縦軸には、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝＝-dc_V、０、+dc_Vの３つの予め定められた閾値が設定されている。これにより、昇降圧コンバータ１０の駆動領域は、縦軸方向において、ＤＣバス電圧偏差に応じて、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V、-dc_V<ＤＣバス電圧偏差<０、０≦ＤＣバス電圧偏差<+dc_V、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差の４つの領域に分けられる。

ここで、縦軸における予め定められた閾値は、ＤＣバス１９の特性に基づく制御精度に対応して決定される。閾値+dc_Vを大きくすると、切替が起こりづらくなり、ＤＣバス１９が過電圧となってしまう。一方、閾値+dc_Vを小さくすると、切替が頻繁に行ってしまい、電流補償が過多となり、その結果、ＤＣバス１９を流れる電流の損失が大きくなってしまう。これは、閾値-dc_Vの絶対値についても同様である。

このように横軸及び縦軸に閾値を設定することにより、昇降圧コンバータ１０の駆動領域は、図３に示すようにマトリクス状に配置される１２個の領域（１）〜（１２）に区分される。昇降圧コンバータ１０の駆動時には、バッテリ電流値(ibat_det)とＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝が変動するため、駆動領域は（１）〜（１２）の中で遷移する。これにより、異なる処理形態への切替判断を簡単に行うことができるだけでなく、迅速に不感帯補償機能を起動することができる。

なお、上述したように、フラグ(duty.flg)は、後述する不感帯補償機能による合算処理に用いられるフラグであり、フラグ(duty.flg)が「＋１」であることは昇圧動作中において不感帯補償機能が起動状態であることを表し、フラグ(duty.flg)が「−１」であることは降圧動作中に不感帯補償機能が起動状態であることを表す。また、フラグ(duty.flg)が「０」であることは不感帯補償機能が解除状態であることを表す。なお、不感帯機能は、起動開始されて起動状態となり、起動終了されて解除状態となる。

「駆動領域（１）〜（１２）の説明」
領域（１）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差」の駆動領域である。駆動領域が領域（１）に遷移しても、充放電の切替から離れた領域、すなわち、ＤＣバス１９の電流不感帯から離れた領域であるため、そのままのフラグを用いることができる。具体的には、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

領域（２）は「-bat_I<バッテリ電流値(ibat_det)<+bat_I、かつ、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差」の駆動領域である。駆動領域が領域（２）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を「＋１」に設定する（duty.flg＝+1）。ここで、領域（２）に遷移した場合に、フラグ(duty.flg)を「＋１」に設定するのは、昇圧動作中においてバッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(+dc_V)以上である場合には、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が比較的低くてＤＣバス１９の昇圧が必要な状態であるのに、電流が十分に流れていない状態であるため、不感帯補償機能を起動開始させてバッテリ電流値(ibat_det)を増大させることにより、昇圧動作を促進するためである。ここで、フラグ(duty.flg)の「＋１」への切替は、例えば、領域（５）においてフラグ(duty.flg)が「０」の状態からＤＣバス電圧偏差が大きくなり、+dc_Vを超えて領域（２）になった場合に実行される。これにより、ＤＣバス電圧偏差に基づく充放電制御を行う際に、ＤＣバス１９の不感帯において強引に電流を流すべく、後述するＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償する操作が起動される。

領域（３）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、+dc_V≦ＤＣバス電圧偏差」の駆動領域である。駆動領域が領域（３）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

領域（４）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、０≦ＤＣバス電圧偏差<+dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（４）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

領域（５）は「-bat_I<バッテリ電流値(ibat_det)<+bat_I、かつ、０≦ＤＣバス電圧偏差<+dc_V」の駆動領域である。すなわち、ＤＣバス電圧偏差が小さく、バッテリ電流値(ibat_det)も充放電が切り替わる遷移領域に相当する。駆動領域が領域（５）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「−１」又は「０」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定し、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「＋１」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値「＋１」に設定する。

ここで、領域（５）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「−１」の場合に（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定するのは、フラグ(duty.flg)が「−１」であって降圧動作時において不感帯補償機能が起動されている状態から、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(+dc_V)未満の状態（領域（５））に遷移した場合には、遷移前の降圧動作時における不感帯補償機能によってＤＣバス電圧値(vdc_det)は十分に降圧されており、領域（５）に遷移した後は不感帯補償機能によるバッテリ電流値(ibat_det)の増大は不要と考えられるためである。これにより、ＤＣバス電圧偏差に基づく充放電制御において、後述するＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償する操作が解除される。

領域（６）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、０≦ＤＣバス電圧偏差<+dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（６）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

領域（７）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、-dc_V<ＤＣバス電圧偏差<０」の駆動領域である。駆動領域が領域（７）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

領域（８）は「-bat_I<バッテリ電流値(ibat_det)<+bat_I、かつ、-dc_V<ＤＣバス電圧偏差<０」の駆動領域である。駆動領域が領域（８）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「−１」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値「−１」に設定し、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「０」又は「＋１」の場合は、（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定する。

ここで、領域（８）に遷移した場合において、遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)が「＋１」の場合に（今回の）フラグ(duty.flg)を「０」に設定するのは、フラグ(duty.flg)が「＋１」であって昇圧動作時において不感帯補償機能が起動されている状態から、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(-dc_V)より高い状態（領域（８））に遷移した場合には、遷移前の昇圧動作時における不感帯補償機能によってＤＣバス電圧値(vdc_det)は十分に昇圧されており、領域（８）に遷移した後は不感帯補償機能によるバッテリ電流値(ibat_det)の増大は不要になったと考えられるためである。これにより、ＤＣバス電圧偏差に基づく充放電制御において、後述するＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を補償する操作が解除される。

領域（９）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、-dc_V<ＤＣバス電圧偏差<０」の駆動領域である。駆動領域が領域（９）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

領域（１０）は「バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_I、かつ、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（１０）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

領域（１１）は「-bat_I<バッテリ電流値(ibat_det)<+bat_I、かつ、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（１１）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を「−１」に設定する（duty.flg＝+1）。ここで、領域（１１）に遷移した場合に、フラグ(duty.flg)を「−１」に設定するのは、降圧動作中においてバッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で閾値よりも小さく、かつ、ＤＣバス電圧偏差が閾値(-dc_V)以下である場合には、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が比較的上昇していてＤＣバス１９の降圧が必要な状態であるのに、ＤＣバス１９からバッテリ１３へ電流が十分に流れていない状態であるため、不感帯補償機能を起動開始させることにより、ＤＣバス１９からバッテリ１３の方向に流れる電流として負の値で表されるバッテリ電流値(ibat_det)を絶対値で増大させることにより、降圧動作を促進するためである。

領域（１２）は「+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)、かつ、ＤＣバス電圧偏差≦-dc_V」の駆動領域である。駆動領域が領域（１２）に遷移した場合は、フラグ(duty.flg)を遷移前の（前回の）フラグ(duty.flg)と同一の値に設定する（duty.flg＝前回のduty.flg）。

ここで、昇降圧コンバータ１０の起動時は「バッテリ電流値(ibat_det)＝０、かつ、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝＝０」であり、この駆動状態は領域（５）に含まれる。このため、昇降圧コンバータ１０の起動時には、図３に示す駆動領域は、領域（５）から始まり、バッテリ電流値(ibat_det)とＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝の変化により、他の領域に遷移する。

従って、不感帯補償機能が起動開始されるのは、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（２）に遷移してフラグ(duty.flg)が「＋１」に変化した場合、又は、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（１１）に遷移してフラグ(duty.flg)が「−１」に変化した場合である。すなわち、不感帯補償機能は、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で所定電圧値(dc_V)以上で、かつ、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で所定の低電流値(bat_I)未満になると起動開始される。

また、不感帯補償機能が起動終了されるのは、フラグ(duty.flg)が「−１」の状態から駆動領域が領域（５）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合、又は、フラグ(duty.flg)が「＋１」の状態から駆動領域が領域（８）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合である。すなわち、不感帯補償機能は、バッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で所定の低電流値(bat_I)未満で、かつ、ＤＣバス電圧偏差が零になった場合、又は、ＤＣバス電圧偏差の符号が反転した場合に起動終了される、
その他の場合において、駆動領域が遷移してもフラグ(duty.flg)が「０」のままである場合は、不感帯補償機能は解除状態に保持され、駆動領域が遷移してもフラグ(duty.flg)が「−１」又は「＋１」のままの場合は、不感帯補償機能は起動状態に保持される。

なお、上述のように、横軸が負の領域はＤＣバス１９を降圧する（バッテリ１３を充電する）領域であり、縦軸が正の領域はＤＣバス１９の電圧が降下している領域であるため、領域（１）と領域（４）は、通常は経由しない駆動領域である。

同様に、横軸が正の領域はＤＣバス１９を昇圧する（リアクトル１１からＤＣバス１９に電力を供給する）領域であり、縦軸が負の領域はＤＣバス１９の電圧が上昇している領域であるため、領域（９）と領域（１２）は、通常は経由しない駆動領域である。

「不感帯補償機能による合算処理」
次に、ＰＷＭ指令合算部２４の処理内容（不感帯補償機能による合算処理）について説明する。ここで、不感帯補償機能は、フラグ(duty.flg)が「−１」又は「＋１」の場合に起動状態とされ、フラグ(duty.flg)が「０」の場合は解除状態とされる。

ＰＷＭ指令合算部２４は、フラグ(duty.flg)の値に応じて合算の手法を以下のように切り替える。

フラグ(duty.flg)が「０」の場合は、補償デューティ値(pwm_duty)は合算されず（補償デューティ値(pwm_duty)を零として合算し）、合算デューティ値(pwm_sum)としてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)を出力する。すなわち、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。

フラグ(duty.flg)が「１」の場合は、補償デューティ値(pwm_duty)をＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算する。すなわち、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。

フラグ(duty.flg)が「−１」の場合は、符号を反転させた補償デューティ値(pwm_duty)をＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算する。すなわち、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)−補償デューティ値(pwm_duty)となる。

このように、補償デューティ値(pwm_duty)は、フラグ(duty.flg)が「１」又は「−１」の場合に合算される。

また、ＰＷＭ指令合算部２４は、フラグ(duty.flg)が「０」から「１」又は「−１」に変化する際（不感帯補償機能が起動開始される際）には、変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量が補償デューティ値(pwm_duty)として加えられる。そして、ＰＷＭ指令算出部２３から出力されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる積分成分値（Ｉ成分値）と比例成分値（Ｐ成分値）に対して、積分成分値（Ｉ成分値）を比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換える処理を行う。これにより、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零となる（置換部としての機能）。

また、これとは逆に、ＰＷＭ指令合算部２４は、フラグ(duty.flg)が「１」又は「−１」から「０」に変化する際（不感帯補償機能が起動終了される際）には、ＰＷＭ指令算出部２３から出力されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる積分成分値（Ｉ成分値）の値を不感帯補償機能を起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換える（置換部としての機能）。

次に、上述のような不感帯補償機能による合算処理について図４及び図５を用いて説明する。

「降圧時の不感帯補償機能による合算処理」
図４は、本実施の形態の昇降圧コンバータ１０の駆動制御装置における降圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す。この不感帯補償機能による合算処理は、ＰＷＭ指令合算部２４によって実行される。

なお、図中、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の棒グラフ中に示すＰ及びＩは、比例成分値（Ｐ成分値）と積分成分値（Ｉ成分値）の割合を表す。

ここで、降圧時に不感帯補償機能が起動開始されるのは、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（１１）に遷移してフラグ(duty.flg)が「−１」に変化する場合である。また、この不感帯補償機能が起動終了されるのは、フラグ(duty.flg)が「−１」の状態から駆動領域が領域（５）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合である。

図４（ａ）に示すように、不感帯補償機能の起動開始前（フラグ(duty.flg)＝「０」の場合）は、補償値切替部２７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)は零にされているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。

次に、駆動領域が領域（１１）に遷移することによってフラグ(duty.flg)が「−１」に変化して不感帯補償機能が起動開始されると、補償デューティ値(pwm_duty)がＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算され、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。

このとき、図４（ａ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動開始直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換えられている。このように、不感帯補償機能が起動開始された直後は、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零となるようにする。

このため、実際には、合算デューティ値(pwm_sum)＝補償デューティ値(pwm_duty)となる。

ここで、補償デューティ値(pwm_duty)の値は、補償デューティ値(pwm_duty)は、昇降圧コンバータ１０のＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における降圧側の変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量となる。その後、補償デューティ値(pwm_duty)とＰＷＭデューティ値とを合算した値に基づき、デューティ指令値(pwm_ref)が求められ、充放電制御が行われる。

従って、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、昇降圧コンバータ１０のバッテリ電流値(ibat_det)の絶対値が所定値未満で、かつ、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で所定値以上であり、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇して降圧動作が必要な場合に、十分なバッテリ電流値(ibat_det)が得られないと判定した場合は、不感帯補償機能を起動開始することにより、ＰＷＭ指令合算部２４において、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)を合算するので、図４（ｃ）に示すように合算デューティ値(pwm_sum)が絶対値で増大され、これにより、昇降圧コンバータ１０を駆動するための最終的なデューティ指令値(pwm_ref)が絶対値で増大される。このため、ＤＣバス１９からバッテリ１３の方向に流れる電流が増大され、従来のように、低電流領域においてＰＷＭデューティに対して電流の応答が遅れることがなく、電流応答性が良好でＤＣバス１９の電圧値を一定の範囲内に保持することができる昇降圧コンバータ１０の駆動制御装置を提供することができる。

次に、図４（ｂ）を用いて降圧時における不感帯補償機能を起動終了する際の動作を説明する。不感帯補償機能の起動状態（フラグ(duty.flg)＝「−１」の場合）では、補償値切替部２７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)が合算されているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。

次に、フラグ(duty.flg)が「０」に変化して不感帯補償機能が起動終了されると、補償デューティ値(pwm_duty)が零にされ合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。

このとき、図４（ｂ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動終了直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、不感帯補償機能の起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換える操作を行う。

従って、不感帯補償機能の起動終了の前後において、合算デューティ値(pwm_sum)の値は同一となり、連続性が保たれるので、不感帯補償機能を起動終了しても昇降圧コンバータ１０の制御性が低下することを抑制することができる。

なお、不感帯補償機能が起動終了された後は、フラグ(duty.flg)が「０」となり補償デューティ値(pwm_duty)は合算デューティ値(pwm_sum)に合算されず、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となるため、昇降圧コンバータ１０は、ＰＷＭ指令算出部２３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。

「昇圧時の不感帯補償機能による合算処理」
図５は、本実施の形態の昇降圧コンバータ１０の駆動制御装置における昇圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す。この昇圧時の不感帯補償機能による合算処理は、降圧時の処理と同様に、ＰＷＭ指令合算部２４によって実行される。なお、図中、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の棒グラフ中に示すＰ及びＩは、比例成分値（Ｐ成分値）と積分成分値（Ｉ成分値）の割合を表す。

ここで、昇圧時に不感帯補償機能が起動開始されるのは、ＤＣバス電圧偏差の変動により、フラグ(duty.flg)が「０」の状態から駆動領域が領域（２）に遷移してフラグ(duty.flg)が「＋１」に変化する場合である。また、この不感帯補償機能が起動終了されるのは、フラグ(duty.flg)が「＋１」の状態から駆動領域が領域（８）に遷移してフラグ(duty.flg)が「０」に変化した場合である。

図５（ａ）に示すように、不感帯補償機能の起動開始前（フラグ(duty.flg)＝「０」の場合）は、補償値切替部２７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)は零にされているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。

次に、駆動領域が領域（２）に遷移することによってフラグ(duty.flg)が「＋１」に変化して不感帯補償機能が起動開始されると、補償デューティ値(pwm_duty)がＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に合算され、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。

このとき、図５（ａ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動開始直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換えられている。これにより、不感帯補償機能が起動開始された直後は、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零となる。

このため、実際には、合算デューティ値(pwm_sum)＝補償デューティ値(pwm_duty)となる。

ここで、補償デューティ値(pwm_duty)の値は、補償デューティ値(pwm_duty)は、昇降圧コンバータ１０のＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側の変曲点を表すＰＷＭデューティ値に相当する制御量である。

従って、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、昇降圧コンバータ１０のバッテリ電流値(ibat_det)の絶対値が所定値未満で、かつ、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で所定値以上であり、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が低下して昇圧動作が必要な場合に、十分なバッテリ電流値(ibat_det)が得られないと判定した場合は、不感帯補償機能を起動開始することにより、ＰＷＭ指令合算部２４において、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)を合算するので、図５（ｃ）に示すように合算デューティ値(pwm_sum)が絶対値で増大され、これにより、昇降圧コンバータ１０を駆動するための最終的なデューティ指令値(pwm_ref)が絶対値で増大される。このため、バッテリ１３からＤＣバス１９の方向に流れる電流が増大され、従来のように、低電流領域においてＰＷＭデューティに対して電流の応答が遅れることがなく、電流応答性の良好な昇降圧コンバータ１０の駆動制御装置を提供することができる。

次に、図５（ｂ）を用いて昇圧時における不感帯補償機能を起動終了する際の動作を説明する。不感帯補償機能の起動状態（フラグ(duty.flg)＝「＋１」の場合）では、補償値切替部２７から入力される補償デューティ値(pwm_duty)が合算されているため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)となる。

次に、フラグ(duty.flg)が「０」に変化して不感帯補償機能が起動終了されると、補償デューティ値(pwm_duty)が零にされ合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。

このとき、図５（ｂ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動終了直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、不感帯補償機能の起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換えられている。

従って、不感帯補償機能の起動終了の前後において、合算デューティ値(pwm_sum)の値は同一となり、連続性が保たれるので、不感帯補償機能を起動終了しても昇降圧コンバータ１０の制御性が低下することを抑制することができる。

なお、不感帯補償機能が起動終了された後は、フラグ(duty.flg)が「０」となり補償デューティ値(pwm_duty)は合算デューティ値(pwm_sum)に合算されず、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となるため、昇降圧コンバータ１０は、ＰＷＭ指令算出部２３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。

図６は、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置による動作特性の一例を示す特性図である。

昇降圧コンバータ１０の駆動を開始した直後は、駆動領域は領域（５）であるため、フラグ(duty.flg)は「０」に保持されるため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となり、昇降圧コンバータ１０は、ＰＷＭ指令算出部２３によって生成されたＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によってＰＩ制御される。

駆動開始直後からＡ時点までは、ＤＣバス電圧値(vdc_det)は-dc_V~+dc_Vの間を推移している。この状態は、図３に示す領域（５）と領域（８）とをＤＣバス電圧偏差の僅かな変動によって行き来している状態に相当する。

このように駆動領域が領域（５）又は領域（８）にある状態では、フラグ(duty.flg)は「０」に保持されるため、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となり、昇降圧コンバータ１０は、ＰＷＭ指令算出部２３によって生成されたＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によってＰＩ制御される。

次に、Ａ時点を超えると、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が大きくなり、これにより、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝が零より小さくなる。

このとき、駆動領域は領域（８）に遷移するが、フラグ(duty.flg)は「０」に保持された状態が継続する。

また、モータ等の電気負荷が回生運転を行うと、回生電流が発生するので、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇し、バッテリ電圧値(vbat_det)／ＤＣバス電圧値(vdc_det)の比も小さくなる。これは、ＤＣバス電圧検出値の上昇により、ＤＣバス９の降圧（バッテリ１３の充電）が必要になるため、バッテリ１３からＤＣバス１９へ流れる電流値が減るためである。

また、図6には示されていないが、モータ等の電気負荷が力行運転を行った場合には、電気負荷から電力供給が要求され、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が低下する。この場合には、ＤＣバス電圧値(vdc_det)の低下により、ＤＣバス１９の昇圧（バッテリ１３の放電）が必要になる。

次に、Ｂ時点を超え、さらにＤＣバス電圧値(vdc_det)が大きくなると、ＤＣバス電圧偏差｛ＤＣバス目標電圧値(vdc_ref)−ＤＣバス電圧値(vdc_det)｝が閾値「-dc_v」より小さくなる。

従来は、このようにＤＣバス電圧偏差の絶対値が大きくなり続ける状態が継続すると、昇圧動作と降圧動作の切替点付近の低電流領域では不感帯領域の影響を受けるため、電流の低下する速度が遅くなり、ＤＣバス電圧値(vdc_det)が上昇し過ぎて過電圧となり、モータ１５のドライバ等の機器が損傷する課題があった。

しかしながら、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、低電流領域でＤＣバス電圧偏差が大きい状態では、不感帯補償機能が起動開始されることにより、ＤＣバス電圧値(vdc_det)を低下させるために、積極的に電流を流すようになる。この状態は、図３に示す駆動領域では領域（８）から領域（１１）に遷移し、フラグ(duty.flg)は「−１」に設定される。

これにより、ＰＷＭ指令合算部２４においてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)が合算するようになり、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)＋補償デューティ値(pwm_duty)なる合算デューティ値(pwm_sum)が出力される。

このとき、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動開始直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、比例成分値（Ｐ成分値）の反数に置き換えられている。これにより、不感帯補償機能が起動開始された直後は、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)の値は零（Ｐ＋Ｉ＝０）となるため、実際には、合算デューティ値(pwm_sum)＝補償デューティ値(pwm_duty)となる。

これにより、図６に示すバッテリ電流値(ibat_det)のように、ＤＣバス９を降圧させるためにＤＣバス９からバッテリ１３に向かう電流が増大し（すなわちバッテリ電流値(ibat_det)が絶対値で増大し）、これによりＤＣバス電圧値(vdc_det)を低下させることができる。

この結果、昇圧動作と降圧動作の切替点付近の低電流領域における電流の応答性を向上させることができ、これによりＤＣバス電圧値(vdc_det)を大きく変動させることなく一定の範囲内に保持することができる。

その後は、ＰＷＭ指令合算部２４においてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)が合算される状態が継続し、このうちのＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)はＰＷＭ指令算出部２３におけるＰＩ制御によって生成された値であるため、降圧動作が継続され、ＤＣバス電圧値(vdc_det)は降圧される。ＤＣバス電圧値(vdc_det)の低下により、ＤＣバス電圧偏差が絶対値で小さくなり、閾値「-dc_V」を超えたところで駆動領域は領域（８）に遷移する（戻る）。これが時点Ｃに相当する。

Ｃ時点を超えて駆動領域が領域（８）に遷移しても、フラグ(duty.flg)は「−１」に保持される。その後は、ＰＷＭ指令合算部２４においてＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に補償デューティ値(pwm_duty)が合算される状態が継続し、このうちのＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)はＰＷＭ指令算出部２３におけるＰＩ制御によって生成された値であるため、降圧動作が継続され、ＤＣバス電圧偏差が安定する。このとき、ＤＣバス電圧偏差が０（Ｖ）以上になると、駆動領域が領域（５）に遷移する。これが時点Ｄに相当する。

時点Ｄにおいて、駆動領域が領域（８）から領域（５）に遷移すると、フラグ(duty.flg)が「−１」の状態で領域（５）に遷移したことになるので、フラグ(duty.flg)は「０」に切り替わり、不感帯補償機能が起動終了される。

このように不感帯補償機能を起動終了するのは、降圧動作時における不感帯補償機能によってＤＣバス電圧値(vdc_det)は十分に降圧されており、不感帯補償機能によるバッテリ電流値(ibat_det)の増大は不要になったと考えられるためである。

不感帯補償機能が起動終了されると、補償デューティ値(pwm_duty)が零にされ合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となる。このとき、図４（ｂ）に示すように、ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)に含まれる比例成分値（Ｐ成分値）は、不感帯補償機能の起動開始前後で同一の値を有するが、不感帯補償機能の起動終了直後の積分成分値（Ｉ成分値）は、不感帯補償機能の起動終了直前の積分成分値（Ｉ成分値）と補償デューティ値(pwm_duty)との合計値に置き換えられている。

従って、不感帯補償機能の起動終了の前後において、図４（ｃ）に示すように合算デューティ値(pwm_sum)の値は同一となり、連続性が保たれるので、不感帯補償機能を起動終了しても、図６に示すように昇降圧コンバータ１０のＤＣバス電圧値(vdc_det)を略一定値に安定させることができる。

なお、不感帯補償機能が起動終了された後は、フラグ(duty.flg)が「０」となり補償デューティ値(pwm_duty)は合算デューティ値(pwm_sum)に合算されず、合算デューティ値(pwm_sum)＝ＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)となるため、昇降圧コンバータ１０は、ＰＷＭ指令算出部２３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。

また、不感帯補償機能が起動終了され、フラグ(duty.flg)が「０」となって領域（５）で駆動されている際に、ＤＣバス電圧偏差が微小変化により０（Ｖ）を下回ると、駆動領域が再び領域（８）に遷移するが、領域（５）から領域（８）に遷移した場合はフラグ(duty.flg)は「０」に保持されるため、その後も昇降圧コンバータ１０は、ＰＷＭ指令算出部２３におけるＰＩ制御によって生成されるＰＷＭ電圧指令値(pwm_v)によって駆動されることになる。

以上のように、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置によれば、昇圧動作と降圧動作の切替点付近における低電流領域での電流応答性を改善し、これによりＤＣバス１９の電圧値を一定の範囲内に保持し、過電圧による負荷のドライバの損傷を抑制でき、負荷の制御性を良好な状態に保持することができる。

なお、図６の動作例には、領域（５）、（８）、及び（１１）を遷移することによって降圧時における不感帯補償機能が起動開始され、その後起動終了される場合を示すが、昇圧時における不感帯補償機能の起動開始／起動終了は、領域（２）、（５）、及び（８）を遷移することにより、同様に行われるため、その説明を省略する。

また、図６の動作例には、-bat_I<バッテリ電流値(ibat_det)<+bat_Iの場合を示すが、バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_Iの場合（領域（１）、（４）、（７）、及び（１０）の場合）は、フラグ(duty.flg)の値は遷移前の値（前回の値）に保持されるため、バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_Iとなっても、不感帯補償機能の起動状態又は解除状態が保持されるに過ぎない。このため、バッテリ電流値(ibat_det)≦-bat_Iの場合の動作説明を省略する。なお、これは、同様に、+bat_I≦バッテリ電流値(ibat_det)の場合（領域（３）、（６）、（９）、及び（１２）の場合）においても同様である。

以上では、出力端子１６に直流駆動のモータ１５を直接接続する形態について説明したが、これに代えて、出力端子１６にインバータを介して交流駆動されるモータを接続してもよい。

なお、本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の制御部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。

また、以上では、ＰＩ制御を用いる形態について説明したが、制御方式はＰＩ制御方式に限られるものではなく、ヒステリシス制御、ロバスト制御、適応制御、比例制御、積分制御、ゲインスケジューリング制御、又は、スライディングモード制御であってもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

本実施の形態の昇降圧コンバータの回路構成を概略的に示す図である。 本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の回路構成を示す制御ブロック図である。 本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置の補償値切替部で導出するフラグと、昇降圧コンバータの駆動領域との関係を示す図である。 本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置における降圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す図である。 本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置における昇圧時の不感帯補償機能による合算処理を説明するための原理図であり、（ａ）は不感帯補償機能の起動開始時の処理、（ｂ）は不感帯補償機能の起動終了時の処理、（ｃ）は不感帯補償機能の起動中の処理をそれぞれ時間経過で示す図である。 本実施の形態の昇降圧コンバータの駆動制御装置による動作特性の一例を示す特性図である。 従来の昇降圧コンバータの駆動制御装置におけるＰＷＭデューティに対する電流の変化量を表す図である。

符号の説明

１０ 昇降圧コンバータ
１１ リアクトル
１２Ａ 昇圧用ＩＧＢＴ
１２Ｂ 降圧用ＩＧＢＴ
１３ バッテリ
１４ 電源接続端子
１５ モータ
１６ 出力端子
１７ コンデンサ
１８ リアクトル電流検出部
１９ ＤＣバス
２０ 駆動制御部
２１ 電圧制御指令生成部
２２ 電圧制御部
２３ ＰＷＭ指令算出部
２４ ＰＷＭ指令合算部
２５ 昇降圧切替制御部
２６ 補償値算出部
２７ 補償値切替部

Claims (6)

1. 蓄電器と、力行運転及び回生運転の双方を行う負荷との間に接続される昇降圧コンバータの駆動制御装置であって、
   前記負荷と前記昇降圧コンバータとの間のＤＣバスの電圧値（以下、ＤＣバス電圧値と称す）が目標電圧値に追従するように、前記昇降圧コンバータを駆動するためのＰＷＭデューティ値を演算する主制御部と、
   前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における所定の低電流領域で前記ＰＷＭデューティ値を補償するための補償デューティ値を演算する補償デューティ値演算部と、
   前記主制御部によって演算されるＰＷＭデューティ値に前記補償デューティ値を合算する合算処理を行う合算部と
   を含む、昇降圧コンバータの駆動制御装置。
2. 前記主制御部は、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差に基づくＰＩ制御によって前記ＰＷＭデューティ値を演算するように構成されており、
   前記合算処理の起動開始時に、前記ＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値を比例成分値の反数に置き換える置換部をさらに備える、請求項１に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。
3. 前記合算処理は、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差が絶対値で所定電圧値以上で、かつ、前記昇降圧コンバータに通流する電流値が絶対値で所定の低電流値以下になると起動開始される、請求項２に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。
4. 前記置換部は、前記合算処理の起動終了時に、前記ＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値を、前記合算処理の起動終了直前のＰＷＭデューティ値に含まれる積分成分値と前記補償デューティ値との合計値に置き換える、請求項２又は３に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。
5. 前記合算処理は、前記昇降圧コンバータに通流する電流値が絶対値で所定の低電流値以下で、かつ、前記ＤＣバス電圧値と前記目標電圧値の偏差が零になった場合、又は、当該偏差の符号が反転した場合に起動終了される、請求項４に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。
6. 前記補償デューティ値演算部は、前記昇降圧コンバータのＰＷＭデューティ値に対する電流値の特性における昇圧側又は降圧側の変曲点でのＰＷＭデューティ値に相当するデューティ値を前記補償デューティ値として演算する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の昇降圧コンバータの駆動制御装置。

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