JP2010068576A - コンバータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンバータ制御装置において、エネルギ損失の低減を図ることである。
【解決手段】コンバータ制御装置２０は、２個のコンバータ２６，２８と、制御部４０とを備える。制御部４０は、各コンバータ２６，２８に対する電力要求に応じて、２個のコンバータ２６，２８の上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのすべてでスイッチング動作させる全部スイッチングモードと、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのすべてでスイッチング動作を停止させる全部停止モードと、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのうち、一部のスイッチング素子のみでスイッチング動作させる一部スイッチングモードとのいずれか１を選択するスイッチングモード切り替え部を有し、選択されたモードに応じて各コンバータ２６，２８のスイッチング動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の蓄電部と、複数の蓄電部のそれぞれと負荷装置との間で電力を授受可能に設けられた複数のコンバータと、複数のコンバータを制御する制御部と、を備えるコンバータ制御装置に関する。

従来から、電気自動車またはハイブリッド車両等の走行用モータを搭載する電動車両が考えられ、一部で実用化されている。また、このような電動車両において、運転停止中に、外部電源である商用電源から、電源プラグを接続したケーブルを介して蓄電部であるバッテリに充電可能とすることも考えられている。例えば、エンジンと走行用モータとの少なくとも一方を主駆動源として走行駆動するハイブリッド車両において、このように商用電源から電源プラグを介してバッテリに充電可能とする車両は、プラグイン型ハイブリッド車両と呼ばれる。

また、プラグイン型ハイブリッド車両に複数のバッテリを搭載し、運転停止中に商用電源から複数のバッテリに充電可能とすることも考えられている。このように電動車両に複数のバッテリを搭載する場合、複数のバッテリに、双方向に電圧変換可能な複数の電圧変換器であるＤＣ／ＤＣコンバータであるコンバータを接続し、複数のコンバータからインバータを介して走行用モータに電力を供給可能とする場合がある。コンバータは、例えば、上アーム側に設けられた上側スイッチング素子と、下アーム側に設けられた下側スイッチング素子とリアクトルとにより構成するものが使用され、制御部によりコンバータを制御する。すなわち、電動車両は、複数のコンバータを制御する制御部を有するコンバータ制御装置を備え、コンバータにおいて、所望の大きさに昇圧または降圧する場合には、制御部により、各スイッチング素子のスイッチングのオンとオフとを制御する。

また、特許文献１には、２個の蓄電装置と、２個のコンバータと、２個のコンバータに生成したＰＷＭ信号を出力するコンバータ制御部を有するＥＣＵとを備えるハイブリッド車両であって、コンバータ制御部は、車両ＥＣＵから受ける２個の蓄電装置に対して要求されるパワーである、要求パワーＰＲが基準値よりも小さい場合、コンバータのいずれか一方を停止させ、要求パワーＰＲが基準値以上の場合には、コンバータの双方を動作させる構成が記載されている。

また、特許文献２には、２個の蓄電部と、２個のコンバータと、２個のコンバータを制御するコンバータＥＣＵと、電池ＥＣＵと、入出力電流検出部及び入出力電圧検出部とを備える電源システムであって、電池ＥＣＵは、導出した２個の蓄電部のＳＯＣ、充電許容電力及び放電許容電力をコンバータＥＣＵへ出力する電源システムが記載されている。入出力電流検出部は、電源システムと駆動力発生部との間で授受される駆動電力及び回生電力の入出力電流値ＩｈをコンバータＥＣＵへ出力し、入出力電圧検出部は、電源システムと駆動力発生部との間で授受される駆動電力及び回生電力の入出力電圧値ＶｈをコンバータＥＣＵへ出力するとされている。コンバータＥＣＵは、放電許容電力の合計値及び充電許容電力の合計値の少なくとも一方を含む許容電力合計値を取得し、入出力電流検出部及び入出力電圧検出部から入力される入出力電流値Ｉｈ及び入出力電圧値Ｖｈの積に基づいて駆動力発生部との間で授受される電力実績値を取得するとされている。そして、コンバータＥＣＵは、電力実績値が許容電力合計値よりも小さいと判断された場合に、コンバータＥＣＵは、入出力電圧値が所定の電圧目標値となるようにスイッチング指令を生成して１個のコンバータを制御するとされている。また、コンバータＥＣＵは、充放電電流値が所定の電流目標値となるようにスイッチング指令を生成して別のコンバータを制御するとされている。また、コンバータＥＣＵは、許容電力合計値の電力実績値に対する余裕電力を判断し、余裕電力が別のコンバータに対応する蓄電部の放電許容電力または充電許容電力を超過していると判断されたときに、別のコンバータを制御するスイッチング指令をゼロに変更し、別のコンバータにおける電圧変換動作を停止するとされている。

特開２００８−１７６６１号公報 特開２００７−２９５７８２号公報

上記のように、電動車両に複数のコンバータと、制御部とを有するコンバータ制御装置を設ける場合に、コンバータに対する、蓄電部から持ち出す電力の演算値である電力要求にかかわらず、制御部が、すべてのコンバータを構成する２個ずつのスイッチング素子をすべてスイッチング動作させるか、または、すべてスイッチング動作を停止させるかの２つのモードだけで、コンバータを制御する場合、不必要なスイッチング動作が多くなり、エネルギ損失が大きくなる可能性がある。エネルギ損失が大きくなると、電動車両の消費エネルギの増大につながるため、１回の充電で航続距離を増大させる面から改良の余地がある。また、外部電源からの外部充電において、エネルギ損失が大きくなると、充電効率を向上させる面から改良の余地がある。このように従来から考えられているコンバータ制御装置においては、エネルギ損失の低減を図る面から改良の余地がある。これに対して、特許文献１、２のいずれの場合も、このような課題を解決する面から改良の余地がある。

本発明の目的は、コンバータ制御装置において、エネルギ損失の低減を図ることである。

本発明に係るコンバータ制御装置は、複数の蓄電部と、複数の蓄電部のそれぞれと負荷装置との間で電力を授受可能に設けられた電力線と、複数の蓄電部と電力線との間にそれぞれ設けられ、対応する蓄電部と電力線との間で電圧変換動作を行う複数のコンバータと、複数のコンバータを制御する制御部と、を備え、各コンバータは、上アーム用の上側スイッチング素子と、下アーム用の下側スイッチング素子と、を有し、制御部は、複数のコンバータのそれぞれのスイッチングにより、蓄電部から持ち出す電力の演算値である電力要求に応じて、複数のコンバータの上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのすべてでスイッチング動作させる全部スイッチングモードと、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのすべてでスイッチング動作を停止させる全部停止モードと、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのうち、一部のスイッチング素子のみでスイッチング動作させる一部スイッチングモードとのいずれか１を選択する選択部を有し、選択されたモードに応じて複数のコンバータに駆動信号を出力し、各コンバータのスイッチング動作を制御することを特徴とするコンバータ制御装置である。

また、本発明に係るコンバータ制御装置において、好ましくは、複数の蓄電部は、主蓄電部と副蓄電部とであり、複数のコンバータは、主蓄電部と負荷装置との間に設けられる主コンバータと、副蓄電部と負荷装置との間に設けられる副コンバータとであり、制御部は、主コンバータに、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させ、主コンバータに対して演算される電力要求が０でないときは、副コンバータに、副蓄電部の充放電電流が目標電流になるように制御する電流制御モードにより電圧変換動作を実行させ、主コンバータに対して演算される電力要求が０であるときは、副コンバータに、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第２電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させる。

また、本発明に係るコンバータ制御装置において、好ましくは、複数の蓄電部は、主蓄電部と副蓄電部とであり、複数のコンバータは、主蓄電部と負荷装置との間に設けられる主コンバータと、副蓄電部と負荷装置との間に設けられる副コンバータとであり、制御部は、副蓄電部の充放電電流の目標電流に対する第１偏差を得る加算器と、主コンバータに対して演算される電力要求が０の場合に副蓄電部の充放電電流の目標電流を０とする目標電流フィルタと、第１偏差を比例積分演算し、第１偏差に応じた演算結果を出力する第１ＰＩ演算部と、主コンバータに対して演算される電力要求が０の場合に第１ＰＩ演算部のゲインを０とする第１ゲイン設定部と、第１ＰＩ演算部の出力に、電力線の電圧の目標電圧に対する第２偏差を加算する第２加算器と、主コンバータに対して演算される電力要求が０以外の場合に電力線の電圧の目標電圧を０とする目標電圧フィルタと、第２加算器の出力を比例積分演算し、第２加算器の出力に応じた演算結果を出力する第２ＰＩ演算部と、主コンバータに対して演算される電力要求が０以外の場合に第２ＰＩ演算部のゲインを０とする第２ゲイン設定部と、第２ＰＩ演算部の出力に、副コンバータによる昇圧比の逆数を加算する第３加算器と、を有し、第３加算器の出力を持って副コンバータを制御する。

本発明に係るコンバータ制御装置によれば、複数のコンバータのそれぞれに対する電力要求に応じて、全部スイッチングモードと全部停止モードと一部スイッチングモードとのうちから、選択部により選択された１のモードに応じて複数のコンバータに駆動信号が出力され、複数のコンバータが制御されるので、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのうち、一部のスイッチング素子のみでスイッチング動作させる場合が生じて、残部のスイッチング素子をスイッチング動作させずに済む場合を多くできる。このため、スイッチング動作によるエネルギ損失の低減を図れる。

また、複数の蓄電部は、主蓄電部と副蓄電部とであり、複数のコンバータは、主蓄電部と負荷装置との間に設けられる主コンバータと、副蓄電部と負荷装置との間に設けられる副コンバータとであり、制御部は、主コンバータに、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させ、主コンバータに対して演算される電力要求が０でないときは、副コンバータに、副蓄電部の充放電電流が目標電流になるように制御する電流制御モードにより電圧変換動作を実行させ、主コンバータに対して演算される電力要求が０であるときは、副コンバータに、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第２電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させる構成によれば、主コンバータに、第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させ、副コンバータに、電流制御モードにより電圧変換動作を実行させる場合に、主コンバータのすべてのスイッチング素子のスイッチング動作が停止される場合でも、電流制御モードを電圧制御モードに切り換えることができ、副コンバータにより、所望の目標電圧に、より有効に安定して電圧変換動作させることができる。

以下において、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図９は、本発明の実施の形態の１例を示している。図１は、本実施の形態のコンバータ制御装置を含むハイブリッド車両の略構成図である。図２は、図１の制御部の構成を示すブロック図である。図３は、図１の１個のコンバータの構成を詳しく示す図である。図４は、本実施の形態において、マスターコンバータ及びスレーブコンバータを構成する４個のスイッチング素子のスイッチング状態を規定する実現可能なモードを示す図である。図５は、図４に示すモードと、コンバータに対する電力要求との関係を示す図である。図６は、図２のコンバータ制御部の構成を示すブロック図である。図７は、本実施の形態において、スレーブコンバータを電流制御または電圧制御により電圧変換動作させる方法を説明するためのブロック線図である。図８は、本実施の形態において、マスターコンバータに対して演算される電力要求が０以外の場合に実行される電流制御を示すブロック線図である。図９は、本実施の形態において、マスターコンバータに対して演算される電力要求が０である場合に実行される電圧制御を示すブロック線図である。

なお、本実施の形態では、エンジンと走行用モータとのうち、少なくとも一方を走行用動力源として走行するハイブリッド車両に本発明のコンバータ制御部を搭載する場合について説明する。ただし、本発明は、このような構成に限定するものではなく、コンバータ制御部を、走行用モータのみを走行用動力源として走行させる電気自動車に搭載する場合でも適用できる。

図１に示すように、本実施の形態のコンバータ制御装置を備えるハイブリッド車両１０は、図示しないエンジンと、それぞれ負荷装置である第１モータジェネレータ（ＭＧ１）１２及び第２モータジェネレータ（ＭＧ２）１４と、インバータ１６，１８と、コンバータ制御装置２０とを備える。コンバータ制御装置２０は、２個の蓄電部であり、それぞれ主蓄電部及び副蓄電部である、マスターバッテリ２２及びスレーブバッテリ２４と、それぞれ主コンバータ及び副コンバータである、マスターコンバータ２６及びスレーブコンバータ２８と、入出力電圧センサ３０と、充放電電流センサ３２と、入出力電流センサ３４と、充放電電圧センサ３６，３８と、制御部４０とを有する。制御部４０は、ＣＰＵ、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含み、ＥＣＵと呼ばれる。制御部４０は、各モータジェネレータ１２，１４の駆動を制御する。

また、ハイブリッド車両１０は、図示しない車両制御部を備える。車両制御部は、図示しないアクセル開度センサ、シフトレバーポジションセンサ、車速センサ等から入力される信号に基づいて、エンジンに制御信号を出力するとともに、制御部４０に、各モータジェネレータ１２，１４に出力するためのトルク目標及び回転数目標を表す制御信号を出力する。車両制御部は、エンジンと各モータジェネレータ１２，１４との発生する駆動力が最適の配分比率となるように制御信号を出力し、エンジンと各モータジェネレータ１２，１４との駆動力が、図示しない動力伝達機構を介して車輪に伝達され、車輪が駆動されるようにする。第１モータジェネレータ１２は、３相交流モータであり、もっぱら発電機として使用することもでき、エンジン始動用として使用することもできる。また、第２モータジェネレータ１４は、３相交流モータであり、もっぱら電動機として使用することもでき、車両制動時の制動力の少なくとも一部を回生電力として発生させる発電機として使用することもできる。

また、各モータジェネレータ１２，１４の駆動状態は、制御部４０により、インバータ１６，１８を介して制御している。図２に示すように、制御部４０は、コンバータ制御部４２と、インバータ制御部４４とを有し、インバータ制御部４４は、トルク指令値に対応して駆動信号を生成してインバータ１６，１８（図１）を制御する。コンバータ制御部４２は、各コンバータ２６，２８（図１）の動作を制御する。

図１に戻って、マスターバッテリ２２及びスレーブバッテリ２４は、充放電可能な蓄電部であり、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等である。マスターバッテリ２２は、正極線Ｌ１ａ及び負極線Ｌ２ａを介してマスターコンバータ２６に接続される。スレーブバッテリ２４は、正極線Ｌ１ｂ及び負極線Ｌ２ｂを介してスレーブコンバータ２８に接続される。各バッテリ２２，２４は、キャパシタ等により構成することもできる。

マスターコンバータ２６は、マスターバッテリ２２とインバータ１６，１８の正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４との間に接続され、制御部４０からの駆動信号に基づいて、マスターバッテリ２２と主正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４との間で電圧変換する。スレーブコンバータ２８は、スレーブバッテリ２４と正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４との間に接続され、制御部４０からの駆動信号に基づいて、スレーブバッテリ２４と正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４との間で電圧変換する。

また、正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４の間に平滑化用コンデンサ４６を接続している。入出力電圧センサ３０は、正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４の間の電圧であり、各インバータ１６，１８に授受される駆動電力及び回生電力の入出力電圧Ｖ_Hを検出し、その検出信号を制御部４０に出力する。入出力電流センサ３４は、正母線Ｌ３に直列に設けられ、各インバータ１６，１８に授受される駆動電力及び回生電力の入出力電流Ｉ_Hを検出し、その検出信号を制御部４０に出力する。充放電電流センサ３２は、スレーブバッテリ２４に入出力される充放電電流Ｉ_Lを検出し、その検出信号を制御部４０に出力する。なお、充放電電流センサ３２は、正極線Ｌ１ｂの電流を検出する場合に限定されず、負極線Ｌ２ｂの電流を検出するものでもよい。

充放電電圧センサ３６，３８は、マスターバッテリ２２とマスターコンバータ２６との間を接続する電力線である、正極線Ｌ１ａ及び負極線Ｌ２ａ間、及び、スレーブバッテリ２４とスレーブコンバータ２８との間を接続する電力線である、正極線Ｌ１ｂ及び負極線Ｌ２ｂ間にそれぞれ接続されて、マスターバッテリ２２及びスレーブバッテリ２４の電圧である、各バッテリ２２，２４の充放電電圧Ｖ_LA，Ｖ_LBを検出し、その検出信号を制御部４０に出力する。制御部４０は、入出力電圧センサ３０、充放電電流センサ３２、及び充放電電圧センサ３６，３８からの検出値、各モータジェネレータ１２，１４のトルク目標及び回転数目標に基づいて、コンバータ２６，２８を駆動するための駆動信号を生成し、生成した駆動信号をコンバータ２６，２８へ出力し、コンバータ２６，２８を制御する。

図３に示すように、各コンバータ２６，２８は、正極線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂに一端が接続されたリアクトル４８と、上アーム用の上側スイッチング素子５０及び下アーム用の下側スイッチング素子５２と、ダイオード５４，５６と、平滑化用コンデンサ５８とを有する。各スイッチング素子５０，５２は、例えばトランジスタ、ＩＧＢＴ等であり、正母線Ｌ３と負母線Ｌ４との間に直列に接続している。２個のスイッチング素子５０，５２の間の接続点にリアクトル４８の他端を接続している。リアクトル４８には、空心コイルまたは鉄心を有するコイルが用いられる。ダイオード５４，５６は、各スイッチング素子５０，５２に並列に接続している。平滑化用コンデンサ５８は、正極線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂと負極線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂとの間に接続している。制御部４０（図１）から出力される駆動信号により、各スイッチング素子５０，５２のスイッチングが制御され、コンバータ２６，２８は、このスイッチングの制御により、正極線Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ及び負極線Ｌ２ａ，Ｌ２ｂから受ける直流電力を昇圧するか、または、正母線Ｌ３および負母線Ｌ４から受ける直流電力を降圧する。

次に、コンバータ２６，２８の電圧変換動作について説明する。図１に示すように、コンバータ２６，２８により昇圧動作を行う場合には、下側スイッチング素子５２をスイッチング動作させるとともに、上側スイッチング素子５０のスイッチング動作を停止させるように、スイッチングを制御することにより、バッテリ２２，２４側の電力をリアクトル４８に一時的に磁気エネルギとして蓄え、その蓄えた磁気エネルギを正母線Ｌ３および負母線Ｌ４の間に電力として供給することができる。この場合、スイッチング動作させるスイッチング素子５０，５２、及びデューティ比を変更することにより、マスターバッテリ２２（図１）側またはスレーブバッテリ２４（図１）側の電圧を所望の電圧に昇圧して正母線Ｌ３および負母線Ｌ４の間に供給したり、正母線Ｌ３および負母線Ｌ４の間の電圧を所望の電圧に降圧してマスターバッテリ２２側またはスレーブバッテリ２４側に供給することができる。また、コンバータ２６、２８により降圧させる場合には、コンバータ２６、２８の上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２をスイッチング動作させる。このようなスイッチング動作については後で詳しく説明する。

また、図１に示すように、本実施の形態のハイブリッド車両１０は、車両の運転停止時に、車両外側に設けられた外部電源である商用電源６０から、充電器６２を介して、各バッテリ２２，２４への充電を可能としている。このためにスレーブバッテリ２４とスレーブコンバータ２８との間に充電器６２の両端を接続している。なお、マスターバッテリ２２とマスターコンバータ２６との間、及び、スレーブバッテリ２４とスレーブコンバータ２８との間に、それぞれシステムリレーを設け、システムリレーの開閉を制御部４０により制御することもできる。また、充電器６２に、商用電源６０と接続するための接続部である、電源プラグ６４を、ケーブル６６を介して接続している。ケーブル６６は、車両の車体外に導出させたり、ケーブル６６の非使用時に巻き取り装置等により車体内に引き込ませるようにすることもできる。また、電源プラグ６４と充電器６２との間にＣＣＩＤリレー６８を設けている。ＣＣＩＤリレー６８は、電源プラグ６４が商用電源６０に接続された場合にオンされるように、充電器６２等に設けられた図示しない制御部により制御する。

なお、図１は、商用電源６０と電源プラグ６４とを非接続にした状態を示している。充電器６２は、商用電源６０からの交流電圧を直流電圧に変換し、昇圧して、商用電源６０からマスターバッテリ２２とスレーブバッテリ２４とに、予め設定された充電順にしたがって、または各バッテリ２２，２４の検出された充電状態であるＳＯＣから設定される充電順にしたがって、１個ずつ順に充電されることを可能とする。この場合、商用電源６０からマスターバッテリ２２に充電するために、例えば、スレーブコンバータ２８で、供給された電圧を昇圧し、マスターコンバータ２６で、供給された電圧を降圧するように制御する。

また、制御部４０が有するコンバータ制御部４２（図２）は、マスターコンバータ２６に、電力線である、正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４間の電圧である、入出力電圧Ｖ_Hが制御部４０で設定される所定の目標入出力電圧Ｖ_H ^*になるように、スイッチング指令を生成してマスターコンバータ２６を制御する第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させる。これと同時に、コンバータ制御部４２は、スレーブコンバータ２８に、スレーブバッテリ２４の充放電電流Ｉ_LBが制御部４０で設定される所定の目標充放電電流Ｉ_LB ^*になるように、スイッチング指令を生成してスレーブコンバータ２８を制御する電流制御モードにより電圧変換動作を実行させる。目標入出力電圧Ｖ_H ^*は、各モータジェネレータ１２，１４のトルク目標及び回転数目標に基づいて、または、目標とする回生電力等に基づいて算出される。目標充放電電流Ｉ_LB ^*は、入出力電流Ｉ_Hと入出力電圧Ｖ_Hとの積に基づいて算出される電力実績値のうちのスレーブコンバータ２８で分担すべき電力目標を決定し、決定した電力目標をスレーブコンバータ２８の充放電電圧Ｖ_LBにより、除算することにより算出する。スレーブコンバータ２８で分担すべき電力目標は、スレーブバッテリ２４の放電許容電力または充電許容電力、すなわちその化学反応的な限界で規定される、各時点における放電電力または充電電力の短時間の制限値の範囲内で、予め設定する割合等により設定する。この場合、電力実績値からスレーブコンバータ２８で分担すべき電力目標を差し引いたものがマスターコンバータ２６で分担すべき電力目標となるが、マスターコンバータ２６で分担すべき電力目標は、マスターバッテリ２２の放電許容電力または充電許容電力の範囲内となるようにする。

このようにマスターコンバータ２６に第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させると同時に、スレーブコンバータ２８に電流制御モードにより電圧変換動作を実行させるので、スレーブコンバータ２８に接続されたスレーブバッテリ２４の電流値を高精度に管理でき、スレーブバッテリ２４の充放電電力を高精度に管理できる。また、マスターコンバータ２６が入出力電圧Ｖ_Hを目標入出力電圧Ｖ_H ^*に維持しようとするので、マスターコンバータ２６に接続されたマスターバッテリ２２の充放電電力を調整しやすくできる。

特に、本実施の形態では、マスターコンバータ２６とスレーブコンバータ２８とで電圧変換動作させる場合のスイッチング素子５０，５２の不要なスイッチング動作を少なくして、エネルギ損失の低減を図れるようにしている。これについて、図４から図６を用いて説明する。なお、以下では、図１から図３に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図４は、本実施の形態において、マスターコンバータ２６及びスレーブコンバータ２８を構成する４個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング状態の組み合わせを規定する複数のモードを示す図である。図４において、「上下」は、上側スイッチング素子５０と下側スイッチング素子５２とを表し、その下の「０」は、対応するスイッチング素子５０（または５２）でスイッチング動作が停止されることを、同じく「１」は対応するスイッチング素子５０（または５２）でスイッチング動作が実行されることを表している。なお、スイッチング動作が実行されるとは、ある設定された周波数でスイッチング素子５０（または５２）がスイッチングし、スイッチングオンとスイッチングオフとを繰り返すことを意味する。また、図４の枠中のＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ７は、本実施の形態で実現可能なスイッチング素子のスイッチング動作の実行、停止の組み合わせを規定する複数のモードを表している。例えば、「Ａ１」は、マスターコンバータ２６の上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作が停止され、スレーブコンバータ２８の上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作も停止される「全部停止モード」である。また、「Ａ２」は、マスターコンバータ２６の上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作が実行され、スレーブコンバータ２８の上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作も実行される「全部スイッチングモード」である。

従来から考えられている２個のコンバータにモータ等の負荷装置を接続している構成で、２個のコンバータの一方のコンバータに第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させると同時に、他方のコンバータに電流制御モードにより電圧変換動作を実行させる構成の場合には、２個のコンバータを構成する４個のスイッチング素子をすべてスイッチング動作させる「Ａ２」のモードか、または、すべてのスイッチング素子のスイッチング動作を停止させる「Ａ１」のモードかで切り換えて制御することが考えられていた。この理由は、一方のコンバータの２個のスイッチング素子のスイッチング動作を停止させると、電圧制御がされないため、他方のコンバータの電流制御が不安定になり、実現が難しかったからである。このような従来の構成では、「Ａ２」は通常状態で使用される。このような従来から考えられている構成では、スイッチング素子の不要なスイッチング動作が多くなり、エネルギ損失が大きくなる原因となっている。

これに対して、本実施の形態では、図４に示すように、従来の構成では使用されないモードである、「Ｂ１」、「Ｂ２」・・・「Ｂ７」のモードを使用して２個のコンバータ２６，２８を制御している。「Ｂ１」、「Ｂ２」・・・「Ｂ７」のモードは、各コンバータ２６，２８の各スイッチング素子５０，５２のうち、一部のスイッチング素子のみでスイッチング動作させる「一部スイッチングモード」である。例えば、「Ｂ１」では、各コンバータ２６，２８の上側スイッチング素子５０のスイッチング動作が停止され、各コンバータ２８の下側スイッチング素子５２のスイッチング動作が実行される。また、図５の枠中の「ＮＯＴ ＵＳＥ」は、本実施の形態で使用されない状態を表している。なお、図５の枠中の「ＮＯＴ ＵＳＥ（ＢＰ）」も、本実施の形態で使用されない状態を表しているが、仮に使用された場合には、２個のバッテリ２２，２４が並列に接続され、２個のバッテリ２２，２４で電圧差がある場合に、２個のバッテリ２２，２４間で短絡が生じる可能性がある。このため、本実施の形態では、「ＮＯＴ ＵＳＥ（ＢＰ）」の状態が実現される可能性を０とする必要がある。

また、このような「Ａ１」、「Ａ２」、「Ｂ１」、「Ｂ２」・・・「Ｂ７」のモードにおいては、２個のコンバータ２６，２８のそれぞれに対して要求される電力要求に応じていずれか１のモードが選択されるようにしている。これについて、図５を用いて説明する。また、以下では、マスターコンバータ２６に対して演算される、マスターコンバータ２６のスイッチングにより、マスターバッテリ２２から持ち出す電力の演算値である電力要求をＰｂ１ｒｅｑとし、スレーブコンバータ２８に対して演算される、スレーブコンバータ２８のスイッチングにより、スレーブバッテリ２４から持ち出す電力の演算値であり、指令値である電力要求をＰｂ２ｒｅｑとして説明する。また、各コンバータ２６，２８で対応するバッテリ２２，２４から電力を持ち出すことが要求される場合には、Ｐｂ１ｒｅｑ，Ｐｂ２ｒｅｑ＞０とし、各コンバータ２６，２８で対応するバッテリ２２，２４に電力を供給することが要求される場合には、Ｐｂ１ｒｅｑ，Ｐｂ２ｒｅｑ＜０とし、各コンバータ２６，２８のスイッチングによる、対応するバッテリ２２，２４に対する電力の持ち出し及び供給が要求されない場合には、Ｐｂ１ｒｅｑ，Ｐｂ２ｒｅｑ＝０とする。例えば、スレーブコンバータ２８でスレーブバッテリ２４からの電力が電力変換されることなく、そのままインバータ１６，１８側に供給されることが要求される場合には、Ｐｂ２ｒｅｑ＝０となる。

図５では、各コンバータ２６，２８での電力要求の正、負、０に対する各コンバータ２６，２８のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作状態を表している。図５の枠中、「Ａ１」、「Ａ２」、「Ｂ１」、「Ｂ２」・・・「Ｂ７」の意味は、上記の図４の枠中に記載したものと同じである。また、図５の枠中のカッコ内の値である、ｎ／４は、２個のコンバータ２６，２８のスイッチング素子５０，５２のすべてである、４個のスイッチング素子５０，５２のうち、ｎ個のスイッチング素子のみのスイッチング動作が実行され、例えば、０／４は、すべてのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作が停止されることを、１／４は、４個のスイッチング素子５０，５２のうち、１個のスイッチング素子のみのスイッチング動作が実行されることを表している。

図４、図５を用いて、２個のコンバータ２６，２８のそれぞれに対して要求される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑ，Ｐｂ２ｒｅｑに応じて、「Ａ１」、「Ａ２」、「Ｂ１」、「Ｂ２」・・・「Ｂ７」のモードのいずれか１が選択されることを説明する。例えば、２個のコンバータ２６，２８の双方に対して要求される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑ，Ｐｂ２ｒｅｑが０である、すなわち車両の運転停止中等で、２個のコンバータ２６，２８で電力の変換が要求されない場合には、「Ａ１」が選択されるので、すべてのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作が停止される。

また、マスターコンバータ２６でスイッチングによりマスターバッテリ２２から電力を持ち出すことが要求される（Ｐｂ１ｒｅｑ＞０とする）ともに、スレーブコンバータ２８でスイッチングによりスレーブバッテリ２４から電力を持ち出すことが要求される（Ｐｂ２ｒｅｑ＞０とする）場合には、「Ｂ１」が選択される。このため、図４に示すように、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、各コンバータ２６，２８の下側スイッチング素子５２のスイッチング動作のみが実行され、上側スイッチング素子５０のスイッチング動作は停止される。このため、図５のＢ１の下側に示している（２／４）からも明らかなように、スイッチング動作させるスイッチング素子５０は２個となる。

また、マスターコンバータ２６でスイッチングによりマスターバッテリ２２から電力を持ち出すことが要求される（Ｐｂ１ｒｅｑ＞０とする）ともに、スレーブコンバータ２８で電力の変換が要求されない（Ｐｂ２ｒｅｑ＝０とする）場合には、「Ｂ２」が選択される。このため、図４に示すように、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、マスターコンバータ２６の下側スイッチング素子５２のスイッチング動作のみが実行され、残りのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作は停止される。このため、図５のＢ２の下側に示している（１／４）からも明らかなように、スイッチング動作させるスイッチング素子５２は１個となる。

また、マスターコンバータ２６でスイッチングにより正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４間から供給される電力をマスターバッテリ２２に供給することが要求される（Ｐｂ１ｒｅｑ＜０とする）ともに、スレーブコンバータ２８で電力の変換が要求されない（Ｐｂ２ｒｅｑ＝０とする）場合には、「Ｂ３」が選択される。このため、図４に示すように、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、マスターコンバータ２６の上側、下側の２個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作のみが実行され、残りのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作は停止される。このため、図５のＢ３の下側に示している（２／４）からも明らかなように、スイッチング動作させるスイッチング素子５０，５２は２個となる。

また、マスターコンバータ２６でスイッチングにより正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４間から供給される電力をマスターバッテリ２２に供給することが要求される（Ｐｂ１ｒｅｑ＜０とする）ともに、スレーブコンバータ２８でスイッチングによりスレーブバッテリ２４から電力を持ち出すことが要求される（Ｐｂ２ｒｅｑ＞０とする）場合には、「Ｂ４」が選択される。このため、図４に示すように、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、マスターコンバータ２６の上側、下側の２個のスイッチング素子５０，５２と、スレーブコンバータ２８の下側のスイッチング素子５２とのみのスイッチング動作が実行され、スレーブコンバータ２８の上側のスイッチング素子５０のスイッチング動作は停止される。このため、図５のＢ４の下側に示している（３／４）からも明らかなように、スイッチング動作させるスイッチング素子５０，５２は３個となる。

また、マスターコンバータ２６でスイッチングによりマスターバッテリ２２から電力を持ち出すことが要求される（Ｐｂ１ｒｅｑ＞０とする）ともに、スレーブコンバータ２８で正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４間から供給される電力をスレーブバッテリ２４に供給することが要求される（Ｐｂ２ｒｅｑ＜０とする）場合には、「Ｂ５」が選択される。このため、図４に示すように、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、マスターコンバータ２６の下側スイッチング素子５２と、スレーブコンバータ２８の上側、下側の２個のスイッチング素子５０，５２とのスイッチング動作のみが実行され、マスターコンバータ２６の上側スイッチング素子５０のスイッチング動作は停止される。このため、図５のＢ５の下側に示している（３／４）からも明らかなように、スイッチング動作させるスイッチング素子５０，５２は３個となる。

また、マスターコンバータ２６で電力の変換が要求されない（Ｐｂ１ｒｅｑ＝０とする）とともに、スレーブコンバータ２８でスイッチングによりスレーブバッテリ２４から電力を持ち出すことが要求される（Ｐｂ２ｒｅｑ＞０とする）場合には、「Ｂ６」が選択される。このため、図４に示すように、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、スレーブコンバータ２８の下側のスイッチング素子５２のスイッチング動作のみが実行され、残りのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作は停止される。このため、図５のＢ６の下側に示している（１／４）からも明らかなように、スイッチング動作させるスイッチング素子５２は１個となる。

また、マスターコンバータ２６で電力の変換が要求されない（Ｐｂ１ｒｅｑ＝０とする）とともに、スレーブコンバータ２８でスイッチングにより正母線Ｌ３及び負母線Ｌ４間から供給される電力をスレーブバッテリ２４に供給することが要求される（Ｐｂ２ｒｅｑ＜０とする）場合には、「Ｂ７」が選択される。このため、図４に示すように、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、スレーブコンバータ２８の上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作のみが実行され、残りのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作は停止される。このため、図５のＢ７の下側に示している（２／４）からも明らかなように、スイッチング動作させるスイッチング素子５０，５２は２個となる。

このような本実施の形態では、従来から使用することが考えられているＡ１，Ａ２のモードに対して、すべてのスイッチング素子５０，５２のうち、一部のスイッチング素子５０，５２のみスイッチング動作を実行させる、Ｂ１、Ｂ２・・・、Ｂ７のモードを加え、２個のコンバータ２６，２８のそれぞれに対して要求される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑ，Ｐｂ２ｒｅｑに応じて、３つ以上のモードから１のモードの選択を行うようにしている。このために、本実施の形態では、図６に示すように、コンバータ制御部４２は、コンバータ電力要求取得部７０と、選択部であるスイッチングモード切り換え部７２と、駆動信号生成部７４とを有するものとする。コンバータ電力要求取得部７０は、コンバータ制御部４２に入力される、各モータジェネレータ１２，１４のトルク目標及び回転数目標に基づいて、または、目標とする回生電力等に基づいて目標入出力電圧Ｖ_H ^*を算出し、目標入出力電圧Ｖ_H ^*と充放電電圧Ｖ_L等から、スレーブコンバータ２８でスイッチングにより、スレーブバッテリ２４から持ち出す電力の指令値である電力要求Ｐｂ２ｒｅｑを決定する。また、電力要求Ｐｂ２ｒｅｑと、インバータ１６，１８等の負荷等の他の状況とに応じてマスターコンバータ２６でスイッチングによりマスターバッテリ２２から持ち出す電力の演算値である電力要求を演算する。

また、スイッチングモード切り換え部７２は、図４及び図５に示すマップのデータを記憶させており、２個のコンバータ２６，２８のそれぞれで要求される、得られた電力要求Ｐｂ１ｒｅｑ、Ｐｂ２ｒｅｑに応じて、「Ａ１」、「Ａ２」、「Ｂ１」、「Ｂ２」・・・「Ｂ７」のモードからいずれか１のモードを選択し、その選択に応じて各コンバータ２６，２８のスイッチング状態を決定する。また、駆動信号生成部７４は、選択されたモードに応じて、すなわち、決定されたスイッチング状態に応じて、各スイッチング素子５０，５２のオンデューティまたはオフデューティを表す信号を生成し、その信号を駆動信号として、２個のコンバータ２６，２８の各スイッチング素子５０，５２に出力し、各スイッチング素子５０，５２のスイッチング動作を制御する。

また、本実施の形態では、上記のように、コンバータ制御部４２は、マスターコンバータ２６に第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させると同時に、スレーブコンバータ２８に電流制御モードにより電圧変換動作を実行させる。

次に、図７を用いて、コンバータ制御部４２によりスレーブコンバータ２８の電圧変換動作を制御する方法を説明する。なお、以下では、図１から図３、図６に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。コンバータ制御部４２は、マスターコンバータ２６に、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させ、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０でないときは、スレーブコンバータ２８に、スレーブバッテリ２４の充放電電流が目標電流になるように制御する電流制御モードにより電圧変換動作を実行させる。これに対して、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０であるときは、スレーブコンバータ２８に、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第２電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させる。このために、コンバータ制御部４２が有する駆動信号生成部７４（図６）は、加算器７６と、目標電流フィルタ７８と、第１ＰＩ演算部８０と、第１ゲイン設定部８２と、第２加算器８４と、目標電圧フィルタ８６と、第２ＰＩ演算部８８と、第２ゲイン設定部９０と、第３加算器９２とを有する。加算器７６は、スレーブバッテリ２４の目標充放電電流Ｉ_L ^*の充放電電流Ｉ_Lに対する第１偏差（Ｉ_L ^*−Ｉ_L）を得る。目標電流フィルタ７８は、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０の場合にスレーブバッテリ２４の目標充放電電流Ｉ_L ^*を０とする。目標充放電電流Ｉ_L ^*は、目標電流フィルタ７８を通過後に、加算器７６に出力する。

第１ＰＩ演算部８０は、第１偏差（Ｉ_L ^*−Ｉ_L）を入力として、比例積分演算を行い、第１偏差（Ｉ_L ^*−Ｉ_L）に応じた演算結果を出力する。第１ＰＩ演算部８０での演算については後で詳しく説明する。

また、第１ゲイン設定部８２は、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０の場合に第１ＰＩ演算部８０で使用するＰＩ制御ゲインである、比例ゲインと積分ゲインとの双方を０とする。また、第２加算器８４は、第１ＰＩ演算部８０の出力に、目標入出力電圧Ｖ_H ^*の入出力電圧Ｖ_Hに対する第２偏差（Ｖ_H ^*−Ｖ_H）を加算する。また、目標電圧フィルタ８６は、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０以外の場合に目標入出力電圧Ｖ_H ^*を０として、第２加算器８４に入力する。

また、第２ＰＩ演算部８８は、第２加算器８４の出力を比例積分演算し、第２加算器８４の出力に応じた演算結果を出力する。第２ＰＩ演算部８８での演算については後で詳しく説明する。

また、第２ゲイン設定部９０は、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０以外の場合に第２ＰＩ演算部８８の比例制御ゲインである、比例ゲインと積分ゲインとの双方を０とする。また、第３加算器９２は、第２ＰＩ演算部８８の出力に、スレーブコンバータ２８による昇圧比の逆数Ｖ_LB／Ｖ_Hを加算することによりデューティ指令値を得る。そして、コンバータ制御部４２は、第３加算器９２の出力を持ってスレーブコンバータ２８を制御する。すなわち、第３加算器９２の出力をスレーブコンバータ２８に入力する。スレーブコンバータ２８は、デューティ指令値に対応して算出される伝達関数Ｐ₁及び伝達関数Ｐ₂を有し、入出力電圧Ｖ_H及び充放電電流Ｉ_Lを出力する。また、コンバータ制御部４２は、入出力電圧Ｖ_Hの検出値を第２加算器８４に入力するとともに、充放電電流Ｉ_Lの検出値を加算器７６に入力する。なお、スイッチングモード切り換え部７２によって選択されたモードに応じて、スイッチング動作されるスイッチング素子５０，５２が設定されるので、下側のスイッチング素子５２のみがスイッチング動作する場合には、デューティ指令値は、下側のスイッチング素子５２のオン期間と、オン期間及びオフ期間との割合に対応して規定する。同様に、上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２がスイッチング動作する場合には、デューティ指令値は、下側のスイッチング素子５２のオン期間と、上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２のオン期間との割合に対応して規定する。

コンバータ制御部４２は、図５の「Ａ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」のモードでは、スレーブコンバータ２８の２個のスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作を停止させ、「Ａ１」、「Ｂ２」、「Ｂ３」以外のモードでは、スレーブコンバータ２８の下側スイッチング素子５２を、デューティ指令値でオンオフ制御する。また、図５の「Ｂ７」、「Ｂ５」、「Ａ２」のモードでは、スレーブコンバータ２８の上側、下側２個のスイッチング素子５０，５２がスイッチング動作するので、下側スイッチング素子５２をデューティ指令値でオンオフ制御するとともに、上側スイッチング素子５０を、下側スイッチング素子５２のデューティ指令値から規定される上側スイッチング素子５０オンオフ用のデューティ比でオンオフ制御する。

コンバータ制御部４２をこのように構成するので、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０であるか否かに応じて、マスターコンバータ２６は電流制御または電圧制御で制御される。すなわち、図７に示したブロック線図は、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０であるか否かに応じて、図８と図９とで示す２つの場合に分けられる。図８は、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０以外の場合に実行される電流制御を示すブロック線図であり、図９は、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０である場合に実行される電圧制御を示すブロック線図である。

まず、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０以外の場合には、図７に示したブロック線図で、目標電圧フィルタ８６により、目標入出力電圧Ｖ_H ^*が０とされ、第２加算器８４に入力されるとともに、第２ゲイン設定部９０により、第２ＰＩ演算部８８の比例制御ゲインが０とされる。このため、第１ＰＩ演算部８０の出力は、第２加算器８４及び第２ＰＩ演算部８８で演算処理されることなく、そのまま第３加算器９２に入力される。

このため、図８に示すように、スレーブコンバータ２８は、電流制御モードにより電圧変換動作を実行するように制御される。ここで、第１ＰＩ演算部８０は、第１偏差（Ｉ_L ^*−Ｉ_L）を入力として、比例積分演算を行い、修正前デューティ指令値を演算する。第１ＰＩ演算部８０は、設定される比例制御ゲインである、ＰＩ制御ゲインと第１偏差（Ｉ_L ^*−Ｉ_L）とに基づいてフィードバック目標電流を演算し、スレーブバッテリ２４の充放電電圧Ｖ_LBとフィードバック目標電流とに基づいて、充放電電流センサ３２で得られた充放電電流Ｉ_Lを、フィードバック目標電流に設定するための第１修正前デューティ指令値を演算する。第１修正前デューティ指令値は、０から１までの値をとる。演算された第１修正前デューティ指令値は、第１ＰＩ演算部８０から出力され、第２加算器８４及び第２ＰＩ演算部８８（図７参照）で演算処理されることなく、そのまま第３加算器９２に入力され、第３加算器９２でスレーブコンバータ２８による昇圧比の逆数Ｖ_LB／Ｖ_Hを加算され、デューティ指令値を得る。そして、第３加算器９２の出力を持って、スレーブコンバータ２８が制御される。スレーブコンバータ２８の充放電電流Ｉ_Lの検出値は、加算器７６に減算値として入力される。このように、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０以外の場合には、スレーブコンバータ２８は電流制御で制御される。

これに対して、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０の場合には、図７に示したブロック線図で、目標電流フィルタ７８により、目標充放電電流Ｉ_L ^*が０とされるとともに、第１ゲイン設定部８２により、第１ＰＩ演算部８０の比例制御ゲインが０とされる。このため、目標電圧フィルタ８６通過後の目標入出力電圧Ｖ_H ^*と、入出力電圧Ｖ_Hとの第２偏差（Ｖ_H ^*−Ｖ_H）がそのまま第２ＰＩ演算部８８に入力される。

このため、図９に示すように、スレーブコンバータ２８は、第２電圧制御モードにより電圧変換動作を実行するように制御される。ここで、第２ＰＩ演算部８８は、第２偏差（Ｖ_H ^*−Ｖ_H）を入力として、比例積分演算を行い、第２修正前デューティ指令値を演算する。第２ＰＩ演算部８８は、設定される比例制御ゲインである、ＰＩ制御ゲインと第２偏差（Ｖ_H ^*−Ｖ_H）とに基づいてフィードバック目標電圧を演算し、スレーブバッテリ２４の充放電電圧Ｖ_LBとフィードバック目標電圧とに基づいて、入出力電圧センサ３０で得られた入出力電圧Ｖ_Hを、フィードバック目標電圧に設定するための第２修正前デューティ指令値を演算する。第２修正前デューティ指令値は、０から１までの値をとる。演算された第２修正前デューティ指令値は、第２ＰＩ演算部８８から出力され、第３加算器９２に入力され、第３加算器９２でスレーブコンバータ２８による昇圧比の逆数Ｖ_LB／Ｖ_Hを加算されることにより、デューティ指令値を得る。そして、第３加算器９２の出力を持って、スレーブコンバータ２８が制御される。スレーブコンバータ２８の入出力電圧Ｖ_Hの検出値は、第２加算器８４に減算値として入力される。このように、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０の場合には、スレーブコンバータ２８は電圧制御で制御される。

また、図示は省略するが、コンバータ制御部４２は、マスターコンバータ２６に、入出力電圧が目標電圧になるように制御する第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させる。この場合の電圧制御は、上記の図９に示したスレーブコンバータ２８の電圧制御で、マスターコンバータ２６側の要素に置き換え、マスターバッテリ２２の充放電電流Ｉ_Lの検出値を使用しない場合と同様である。また、マスターコンバータ２６の電圧制御は、スレーブコンバータ２８に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０であるか否かにかかわらず安定して実行できる。

このような本実施の形態のコンバータ制御装置２０によれば、２個のコンバータ２６，２８それぞれのスイッチングにより、バッテリ２２，２４から持ち出す電力の指令値または演算値である電力要求Ｐｂ１ｒｅｑ，Ｐｂ２ｒｅｑに応じて、全部スイッチングモードである図４の「Ａ２」のモードと、全部停止モードである図４の「Ａ１」のモードと、一部スイッチングモードである図４の「Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂ７」のモードとのうちから、スイッチングモード切り替え部７２により選択された１のモードに応じて２個のコンバータ２６，２８に駆動信号が出力され、２個のコンバータ２６，２８が制御される。このため、２個のコンバータ２６，２８の上側、下側の４個のスイッチング素子５０，５２のうち、一部のスイッチング素子のみでスイッチング動作させる場合が生じて、残部のスイッチング素子をスイッチング動作させずに済む場合を多くできる。このため、スイッチング動作によるエネルギ損失の低減を図れる。

また、制御部４０は、マスターコンバータ２６に、入出力電圧Ｖ_Hが目標入出力電圧になるように制御する第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させ、マスターコンバータ２６に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０でないときは、スレーブコンバータ２８に、スレーブバッテリ２４の充放電電流Ｉ_Lが目標充放電電流Ｉ_L ^*になるように制御する電流制御モードにより電圧変換動作を実行させ、スレーブコンバータ２８に対して演算される電力要求Ｐｂ１ｒｅｑが０であるときは、スレーブコンバータ２８に、入出力電圧Ｖ_Hが目標入出力電圧Ｖ_H ^*になるように制御する第２電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させる。このため、マスターコンバータ２６に、第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させ、スレーブコンバータ２８に、電流制御モードにより電圧変換動作を実行させる場合に、マスターコンバータ２６のすべてのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作が停止される場合でも、電流制御モードを第２電圧制御モードに切り換えることができ、スレーブコンバータ２８により、所望の目標電圧に、より有効に安定して電圧変換動作させることができる。

図１０は、従来から考えられているコンバータ制御装置で、スレーブコンバータ２８を電流制御のみにより制御する方法を説明するためのブロック線図である。図１０に示すように、本実施の形態の場合と異なり、マスターコンバータ２６（図１参照）に対して演算される電力要求にかかわらず、スレーブコンバータ２８を電流制御のみにより制御する場合には、スレーブバッテリ２４（図１参照）の目標充放電電流Ｉ_L ^*の充放電電流Ｉ_Lに対する偏差（Ｉ_L ^*−Ｉ_L）をＰＩ演算部９４に入力し、ＰＩ演算部９４で偏差（Ｉ_L ^*−Ｉ_L）に応じた演算結果を出力する。ＰＩ演算部９４からの出力は、加算器９６で、スレーブコンバータ２８による昇圧比の逆数Ｖ_LB／Ｖ_Hを加算されてからデューティ指令値として出力され、加算器９６の出力を持ってスレーブコンバータ２８が制御される。このようにスレーブコンバータ２８を電流制御のみにより制御する場合には、図４の「Ｂ６」「Ｂ７」のモードを実現しようとすると、マスターコンバータ２６のすべてのスイッチング素子５０，５２のスイッチング動作が停止された場合に、スレーブコンバータ２８による昇圧比の逆数Ｖ_LB／Ｖ_Hが安定せず、実現が難しいという改良の余地があった。これに対して、本実施の形態ではこのような不都合が生じず、スレーブコンバータ２８により、所望の目標電圧に、より有効に安定して電圧変換動作させることができる。

なお、本実施の形態では、コンバータ制御装置が２個のバッテリ２２，２４と、これらに対応する２個のコンバータ２６，２８とを備える場合について説明したが、コンバータ制御装置が、３個以上のバッテリと、これらに対応する３個以上のコンバータとを備える場合でも実施できる。また、本実施の形態では、２個のコンバータ２６，２８のスイッチング素子５０，５２のスイッチング状態の組み合わせが、Ａ１，Ａ２、Ｂ１・・・Ｂ７の９種類のモードである場合を説明したが、全部スイッチングモードと全部停止モードとの他に、一部スイッチングモードが１以上あればよく、好ましくは、本実施の形態のように一部スイッチングモードを７つとする。

本発明の実施の形態の１例のコンバータ制御装置を含むハイブリッド車両の略構成図である。 図１の制御部の構成を示すブロック図である。 図１の１個のコンバータの構成を詳しく示す図である。 本発明の実施の形態の１例において、マスターコンバータ及びスレーブコンバータを構成する４個のスイッチング素子のスイッチング状態を規定する実現可能なモードを示す図である。 図４に示すモードと、コンバータに対する電力要求との関係を示す図である。 図２のコンバータ制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態の１例において、スレーブコンバータを電流制御または電圧制御により電圧変換動作させる方法を説明するためのブロック線図である。 本発明の実施の形態の１例において、マスターコンバータに対して演算される電力要求が０以外の場合に実行される電流制御を示すブロック線図である。 本発明の実施の形態の１例において、マスターコンバータに対して演算される電力要求が０である場合に実行される電圧制御を示すブロック線図である。 従来から考えられているコンバータ制御装置で、スレーブコンバータを電流制御のみにより制御する方法を説明するためのブロック線図である。

符号の説明

１０ ハイブリッド車両、１２ 第１モータジェネレータ（ＭＧ１）、１４ 第２モータジェネレータ（ＭＧ２）、１６，１８ インバータ、２０ コンバータ制御装置、２２ マスターバッテリ、２４ スレーブバッテリ、２６ マスターコンバータ、２８ スレーブコンバータ、３０ 入出力電圧センサ、３２ 充放電電流センサ、３４ 入出力電流センサ、３６，３８ 充放電電圧センサ、４０ 制御部、４２ コンバータ制御部、４４ インバータ制御部、４６ 平滑化用コンデンサ、４８ リアクトル、５０ 上側スイッチング素子、５２ 下側スイッチング素子、５４，５６ ダイオード、５８ 平滑化用コンデンサ、６０ 商用電源、６２ 充電器、６４ 電源プラグ、６６ ケーブル、６８ ＣＣＩＤリレー、７０ コンバータ電力要求取得部、７２ スイッチングモード切り替え部、７４ 駆動信号生成部、７６ 加算器、７８ 目標電圧フィルタ、８０ 第１ＰＩ演算部、８２ 第１ゲイン設定部、８４ 第２加算器、８６ 目標電圧フィルタ、８８ 第２ＰＩ演算部、９０ 第２ゲイン設定部、９２ 第３加算器、９４ ＰＩ演算部、９６ 加算器。

Claims (3)

1. 複数の蓄電部と、
   複数の蓄電部のそれぞれと負荷装置との間で電力を授受可能に設けられた電力線と、
   複数の蓄電部と電力線との間にそれぞれ設けられ、対応する蓄電部と電力線との間で電圧変換動作を行う複数のコンバータと、
   複数のコンバータを制御する制御部と、を備え、
   各コンバータは、
   上アーム用の上側スイッチング素子と、
   下アーム用の下側スイッチング素子と、を有し、
   制御部は、
   複数のコンバータのそれぞれのスイッチングにより、対応する蓄電部から持ち出す電力の演算値である電力要求に応じて、複数のコンバータの上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのすべてでスイッチング動作させる全部スイッチングモードと、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのすべてでスイッチング動作を停止させる全部停止モードと、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とのうち、一部のスイッチング素子のみでスイッチング動作させる一部スイッチングモードとのいずれか１を選択する選択部を有し、
   選択されたモードに応じて複数のコンバータに駆動信号を出力し、各コンバータのスイッチング動作を制御することを特徴とするコンバータ制御装置。
2. 請求項１に記載のコンバータ制御装置において、
   複数の蓄電部は、主蓄電部と副蓄電部とであり、
   複数のコンバータは、主蓄電部と負荷装置との間に設けられる主コンバータと、副蓄電部と負荷装置との間に設けられる副コンバータとであり、
   制御部は、
   主コンバータに、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第１電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させ、
   主コンバータに対して演算される電力要求が０でないときは、副コンバータに、副蓄電部の充放電電流が目標電流になるように制御する電流制御モードにより電圧変換動作を実行させ、
   主コンバータに対して演算される電力要求が０であるときは、副コンバータに、電力線の電圧が目標電圧になるように制御する第２電圧制御モードにより電圧変換動作を実行させることを特徴とするコンバータ制御装置。
3. 請求項１に記載のコンバータ制御装置において、
   複数の蓄電部は、主蓄電部と副蓄電部とであり、
   複数のコンバータは、主蓄電部と負荷装置との間に設けられる主コンバータと、副蓄電部と負荷装置との間に設けられる副コンバータとであり、
   制御部は、
   副蓄電部の充放電電流の目標電流に対する第１偏差を得る加算器と、
   主コンバータに対して演算される電力要求が０の場合に副蓄電部の充放電電流の目標電流を０とする目標電流フィルタと、
   第１偏差を比例積分演算し、第１偏差に応じた演算結果を出力する第１ＰＩ演算部と、
   主コンバータに対して演算される電力要求が０の場合に第１ＰＩ演算部のゲインを０とする第１ゲイン設定部と、
   第１ＰＩ演算部の出力に、電力線の電圧の目標電圧に対する第２偏差を加算する第２加算器と、
   主コンバータに対して演算される電力要求が０以外の場合に電力線の電圧の目標電圧を０とする目標電圧フィルタと、
   第２加算器の出力を比例積分演算し、第２加算器の出力に応じた演算結果を出力する第２ＰＩ演算部と、
   主コンバータに対して演算される電力要求が０以外の場合に第２ＰＩ演算部のゲインを０とする第２ゲイン設定部と、
   第２ＰＩ演算部の出力に、副コンバータによる昇圧比の逆数を加算する第３加算器と、を有し、
   第３加算器の出力を持って副コンバータを制御することを特徴とするコンバータ制御装置。

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