JP2011015603A - 負荷駆動システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても当該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を提供すること。
【解決手段】直流電源と複数の負荷との間で電力を授受する際に電圧を指令値に昇圧又は降圧するコンバータを含む負荷駆動システムの制御装置は、外部からの指令に基づいて複数の負荷の各々の動作を制御する複数の負荷駆動制御部と、コンバータをスイッチング制御するスイッチング制御部と、複数の負荷の各負荷電力の総和である総負荷電力を導出する負荷電力導出部と、総負荷電力が零をまたぐ所定範囲内の値であるとき、コンバータのスイッチング動作を休止するようスイッチング制御部に指示するスイッチング動作制御部と、総負荷電力が前記所定範囲内の値であるとき、指令値とコンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、複数の負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた指令を補正する指令補正部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源の出力電圧をコンバータが指令値に昇圧又は降圧して負荷に印加する負荷駆動システムの制御装置に関する。

図２３は、直流電源の出力電圧を昇圧して負荷に印加するシステムの構成図である。図２３に示すシステムでは、直流電源１と負荷２の間に昇圧コンバータ（以下、単に「コンバータ」という）３が設けられている。コンバータ３は、直流電源１の出力電圧Ｖ１を昇圧する。制御装置４は、コンバータ３を構成する２つのトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが互いに逆論理で動作するようコンバータ３を制御する。したがって、コンバータ３に含まれるリアクトルＬを流れる電流（リアクトル電流）ＩＬはリプルする。

国際公開第２００４／１１４５１１号パンフレット

上記システムにおけるコンバータ３の動作時、リアクトルＬ及びトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬでは損失が発生する。図２４は、二次電力に応じたコンバータ３の損失特性の一例を示すグラフである。図２４に示すように、コンバータ３での損失は、二次電力（負荷電流Ｉｏ×二次電圧Ｖ２）の絶対値に応じて増加する。また、当該損失は、コンバータ３の昇圧率が高いほど大きい。さらに、図２４のグラフに示されているように、コンバータ３での損失は、その出力先が無負荷であっても発生する。したがって、無負荷であればコンバータ３の動作を休止することによって損失を低減できる。

無負荷であれば、コンバータ３の動作を休止しても二次電圧Ｖ２は理論上変化しない。しかし、負荷２が電動機の場合など、完全な無負荷状態を実現することが困難な場合には、微小な負荷が発生する。図２５は、わずかに電力を消費し続ける負荷状態（極小負荷状態）でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフである。図２５に示すように、負荷２がわずかに電力を消費している状態でコンバータ３の動作を休止すると、トランジスタＳｗＨ，ＳｗＬのスイッチング制御が行われず、リアクトル電流ＩＬは０となるため、コンバータ３での損失はなくなる。しかし、負荷２での電力消費のため、二次電圧Ｖ２は徐々に直流電源１の出力電圧（一次電圧）Ｖ１まで低下する。

また、負荷２がわずかに発電を行っている状態でコンバータ３の動作を休止しても、二次電圧Ｖ２は休止前の電圧に維持されない。図２６は、わずかに発電し続ける負荷状態でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）〜（ｄ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフである。なお、図２６（ｃ）は、トランジスタＳｗＨがオン状態かつトランジスタＳｗＬがオフ状態でコンバータ３の動作が休止された場合の二次電圧Ｖ２の変化を示す。また、図２６（ｄ）は、トランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態でコンバータ３の動作が休止された場合の二次電圧Ｖ２の変化を示す。

トランジスタＳｗＨがオン状態かつトランジスタＳｗＬがオフ状態でコンバータ３の動作が休止されると、直流電源１と負荷２は直結された状態になる。したがって、図２６（ｃ）に示すように、二次電圧Ｖ２は、直流電源１の出力電圧（一次電圧）Ｖ１まで低下する。一方、トランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態でコンバータ３の動作が休止されると、直流電源１と負荷２はダイオードを介して接続された状態になる。このとき、負荷２で生じた電力がキャパシタＣに蓄電され続けるため、二次電圧Ｖ２は動作休止時の電圧Ｖ０より上昇する。

このように、極小負荷状態にコンバータ３の動作を休止すると、二次電圧Ｖ２が下降又は上昇して負荷２の最適効率運転点から離れてしまう。このため、コンバータ３の動作を休止することは好ましくない。しかし、損失低減の点では、コンバータ３の動作を休止した方が望ましい。

本発明の目的は、極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても当該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を提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置は、直流電源（例えば、実施の形態での蓄電池１０１）と複数の負荷（例えば、実施の形態での電動機１０３Ａ、発電機１０３Ｂ、第１のインバータ１０７Ａ及び第２のインバータ１０７Ｂ）との間で電力を授受する際に電圧を指令値に昇圧又は降圧するコンバータ（例えば、実施の形態でのコンバータ１０５）を含む負荷駆動システムの制御装置（例えば、実施の形態での制御装置１００，２００，３００，４００）であって、外部からの指令に基づいて前記複数の負荷の各々の動作を制御する複数の負荷駆動制御部（例えば、実施の形態でのインバータ制御部１００ＩＡ，１００ＩＢ，２００ＩＡ，２００ＩＢ）と、前記コンバータをスイッチング制御するスイッチング制御部（例えば、実施の形態でのＰＷＭ制御部１５５）と、前記複数の負荷の各負荷電力の総和である総負荷電力を導出する負荷電力導出部（例えば、実施の形態での供給電力演算部１５７Ａ，２５７Ａ、回生電力演算部１５７Ｂ，２５７Ｂ、負荷電力演算部３５７，４５７）と、前記総負荷電力が零をまたぐ所定範囲内の値であるとき、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示するスイッチング動作制御部（例えば、実施の形態での動作休止判断部１５９）と、前記総負荷電力が前記所定範囲内の値であるとき、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記複数の負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた前記指令を補正する指令補正部（例えば、実施の形態での補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂ）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧をパラメータとした関数に基づくフィードバック制御項（例えば、実施の形態での出力補正Ｆ／Ｂ項）と、前記総負荷電力を打ち消すフィードフォワード制御項（例えば、実施の形態での出力補正Ｆ／Ｆ項）と、の両方を用いて前記指令を補正することを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記指令は、前記複数の負荷の各々に対するトルク指令又は出力指令であることを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記コンバータは、互いに逆論理でスイッチングされる直列接続された２つのスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬ）と、各スイッチング素子に並列接続された２つのダイオードと、前記２つのスイッチング素子の接続点に接続されたリアクトル（例えば、実施の形態でのリアクトルＬ）と、を有し、前記総負荷電力が前記所定範囲内の値であるとき、前記スイッチング動作制御部は、前記２つのスイッチング素子の両方をオフ状態にして前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示することを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、単位時間当たりの前記指令値の変化量が所定値未満のとき、前記スイッチング動作制御部は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記複数の負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた前記指令を補正することを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記直流電源が蓄電池であり、前記蓄電池の残容量が所定値以上のとき、前記スイッチング動作制御部は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記複数の負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた前記指令を補正することを特徴としている。

さらに、請求項７に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記コンバータ及び前記複数の負荷に並列接続されたキャパシタ（例えば、実施の形態でのキャパシタＣ）を備え、前記複数の負荷の各々は、第１の回転型誘導性負荷（例えば、実施の形態での電動機１０３Ａ）と、前記コンバータの出力電圧を交流電圧に変換して前記第１の回転型誘導性負荷に印加する第１のインバータ（例えば、実施の形態での第１のインバータ１０７Ａ）との組、又は、第２の回転型誘導性負荷（例えば、実施の形態での発電機１０３Ｂ）と、及び前記第２の回転型誘導性負荷からの交流電圧を直流電圧に変換して前記コンバータに印加する第２のインバータ（例えば、実施の形態での第２のインバータ１０７Ｂ）の組を含み、前記指令補正部による前記指令の補正量は、前記第１の回転型誘導性負荷又は前記第２の回転型誘導性負荷の回転数が高いほど、かつ、前記キャパシタの容量が小さいほど小さいことを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記指令補正部は、前記コンバータの出力電圧が前記指令値を下回った際には前記第１の回転型誘導性負荷又は前記第２の回転型誘導性負荷が前記コンバータに電力を供給する方向に駆動し、前記コンバータの出力電圧が前記指令値を上回った際には前記第１の回転型誘導性負荷又は前記第２の回転型誘導性負荷が前記コンバータから電力を持ち出す方向に駆動するよう前記指令を補正することを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記指令補正部は、前記複数の負荷における各損失情報に基づいて、損失が最も小さい負荷に対して行われた前記指令を補正することを特徴としている。

さらに、請求項１０に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記複数の負荷の各々は回転型誘導性負荷（例えば、実施の形態での電動機１０３Ａ、発電機１０３Ｂ）を含み、前記損失情報には、前記回転型誘導性負荷の回転数が高いほど損失が大きく設定されていることを特徴としている。

さらに、請求項１１に記載の発明の車両では、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の負荷駆動システムの制御装置（例えば、実施の形態での制御装置１００，２００，３００，４００）を含む車両であって、前記複数の負荷は、当該車両の駆動源としての電動機（例えば、実施の形態での電動機１０３Ａ）と、内燃機関（例えば、実施の形態での内燃機関５０１）によって駆動される発電機（例えば、実施の形態での発電機１０３Ｂ）と、を含み、前記発電機が発電した電力のみにより前記電動機を駆動することによって当該車両が走行するモードのとき、前記制御装置が備える前記スイッチング動作制御部（例えば、実施の形態での動作休止判断部１５９）は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、かつ、前記制御装置が備える前記指令補正部（例えば、実施の形態での補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂ）は、前記発電機の動作を制御する負荷駆動制御部に対して行われた指令を補正することを特徴としている。

請求項１〜１０に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置及び請求項１１に記載の発明の車両によれば、極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても当該コンバータの出力電圧を保持できる。また、極小負荷状態又は無負荷状態であればコンバータを休止できるため、当該コンバータでの損失を低減できる。

第１の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図 第１の実施形態の制御装置１００に設けられた各インバータ制御部の内部構成を示すブロック図 第１の実施形態の制御装置１００に設けられたコンバータ制御部１００Ｃの内部構成を示すブロック図 負荷で発生する損失の大きさ（損失量）を示す損失マップの一例を示す図 動作休止判断部１５９の動作を示すフローチャート 動作休止判断部１５９がコンバータ１０５にとっての負荷の状態を判断する際のヒステリシスを示す図 補正トルク選択部１６１の動作を示すフローチャート 補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂの動作を示すフローチャート コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態とされたときのシステムの等価回路 電圧指令Ｖ２ｃの二乗と電圧Ｖ２の二乗の偏差の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂと、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２の二乗値を出力するプラント２０３Ａとから構成されたフィードバック制御系を示す図 電圧指令Ｖ２ｃと電圧Ｖ２の偏差の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂと、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２を出力するプラント２０３Ｂとから構成されたフィードバック制御系を示す図 一実施形態のシステムにおいて、極小負荷状態又は無負荷状態でコンバータ１０５の動作を休止したときの（ａ）総負荷電力Ｐ２１、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフ 第２の実施形態の制御装置２００に設けられた各インバータ制御部の内部構成を示すブロック図 第２の実施形態の制御装置２００に設けられたコンバータ制御部２００Ｃの内部構成を示すブロック図 第３の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図 第３の実施形態の制御装置３００に設けられたコンバータ制御部３００Ｃの内部構成を示すブロック図 第４の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図 第４の実施形態の制御装置４００に設けられたコンバータ制御部４００Ｃの内部構成を示すブロック図 昇降圧コンバータを含むシステム構成を示す図 一実施形態のシステムを搭載したＨＥＶの内部構成を示すブロック図 図２０に示したＨＥＶにおいて、内燃機関５０１から変速ギア５０３への動力の伝達がクラッチ５０５によって遮断されている状態での、コンバータ１０５が（ａ）通常動作時及び（ｂ）通常動作休止時の電力の授受を示す図 図２０に示したＨＥＶにおいて、クラッチ５０５が接続されている状態での、コンバータ１０５が（ａ）通常動作時及び（ｂ）通常動作休止時の電力の授受を示す図 直流電源の出力電圧を昇圧して負荷に印加するシステムの構成図 二次電力に応じたコンバータ３の損失特性の一例を示すグラフ わずかに電力を消費し続ける負荷状態でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフ わずかに発電し続ける負荷状態でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）〜（ｄ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフ

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図である。図１に示すシステムでは、蓄電池１０１と電動機（ＭＯＴ）１０３Ａの間に昇圧コンバータ（以下、単に「コンバータ」という）１０５及び第１のインバータ１０７Ａが設けられている。また、蓄電池１０１と発電機（ＧＥＮ）１０３Ｂの間にコンバータ１０５及び第２のインバータ１０７Ｂが設けられている。

コンバータ１０５は、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１を昇圧する、又は発電機１０３Ｂからの回生電圧を降圧する。第１のインバータ１０７Ａは、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２を３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）交流に変換する。また、第２のインバータ１０７Ｂは、発電機１０３Ｂからの回生電圧を直流に変換する。

当該システムには、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１を検出する電圧センサ１０９と、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２を検出する電圧センサ１１１と、電動機１０３Ａと第１のインバータ１０７Ａの間を流れるｕ相電流ＩｕＡ及びｗ相電流ＩｗＡをそれぞれ検出する電流センサ１１３ｕＡ，１１３ｗＡと、発電機１０３Ｂと第２のインバータ１０７Ｂの間を流れるｕ相電流ＩｕＢ及びｗ相電流ＩｗＢをそれぞれ検出する電流センサ１１３ｕＢ，１１３ｗＢとが設けられている。また、電動機１０３Ａの回転子の電気角度θＡを検出するレゾルバ１１７Ａと、発電機１０３Ｂの回転子の電気角度θＢを検出するレゾルバ１１７Ｂとが設けられている。電圧センサ１０９，１１１、電流センサ１１３ｕＡ，１１３ｗＡ，１１３ｕＢ，１１３ｗＢ及びレゾルバ１１７Ａ，１１７Ｂによって検出された値を示す信号は制御装置１００に送られる。また、コンバータ１０５に対する電圧指令Ｖ２ｃ及びトルク指令値ＴＡ，ＴＢも、外部から制御装置１００に入力される。

制御装置１００は、コンバータ１０５、第１のインバータ１０７Ａ及び第２のインバータ１０７Ｂをそれぞれ制御する。図１に示すように、制御装置１００は、コンバータ１０５の制御部（以下「コンバータ制御部」という）１００Ｃと、第１のインバータ１０７Ａの制御部１００ＩＡ（以下「インバータ制御部１００ＩＡ」という）と、第２のインバータ１０７Ｂの制御部１００ＩＢ（以下「インバータ制御部１００ＩＢ」という）とを有する。

インバータ制御部１００ＩＡは、第１のインバータ１０７Ａを構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。また、第２のインバータ制御部１００ＩＢは、第２のインバータ１０７Ｂを構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。図２は、第１の実施形態の制御装置１００に設けられた各インバータ制御部の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、インバータ制御部１００ＩＡは、角速度算出部１７１Ａと、電流指令算出部１７３Ａと、３相−ｄｑ変換部１７５Ａと、電流ＦＢ制御部１７７Ａと、ｄｑ−３相変換部１７９Ａと、ＰＷＭ制御部１８１Ａとを有する。また、インバータ制御部１００ＩＢは、インバータ制御部１００ＩＡと同様に、角速度算出部１７１Ｂと、電流指令算出部１７３Ｂと、３相−ｄｑ変換部１７５Ｂと、電流ＦＢ制御部１７７Ｂと、ｄｑ−３相変換部１７９Ｂと、ＰＷＭ制御部１８１Ｂとを有する。

なお、第１のインバータ制御部１００ＩＡには、トルク指令値ＴＡ、電動機１０３Ａの回転子の電気角度θＡの検出値、第１のインバータ１０７Ａから出力されるｕ相電流ＩｕＡ及びｗ相電流ＩｗＡの各検出値、並びに、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値が入力される。また、第２のインバータ制御部１００ＩＢには、トルク指令値ＴＢ、発電機１０３Ｂの回転子の電気角度θＢの検出値、第２のインバータ１０７Ｂに入力されるｕ相電流ＩｕＢ及びｗ相電流ＩｗＢの各検出値、並びに、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値が入力される。

以下の説明中の括弧内の符号は、インバータ制御部１００ＩＡの各構成要素に対応するインバータ制御部１００ＩＢの構成要素に割り当てられた符号である。角速度算出部１７１Ａ（１７１Ｂ）は、電動機１０３Ａ（発電機１０３Ｂ）の回転子の電気角度θＡ（θＢ）の検出値を時間微分することによって、電動機１０３Ａ（発電機１０３Ｂ）の回転子の電気角速度ωＡ（ωＢ）を算出する。角速度算出部１７１Ａ（１７１Ｂ）によって算出された電気角速度ωＡ（ωＢ）は、電流指令算出部１７３Ａ（１７３Ｂ）に入力される。電流指令算出部１７３Ａ（１７３Ｂ）は、トルク指令値ＴＡ（ＴＢ）又は補正されたトルク指令値ＴＡ’（ＴＢ’）と、電動機１０３Ａ（発電機１０３Ｂ）の回転子の電気角速度ωＡ（ωＢ）とに基づいて、ｄ軸側の電機子（以下「ｄ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｄ軸電流」という。）の指令値Ｉｄ＿ｃＡ（Ｉｄ＿ｃＢ）及びｑ軸側の電機子（以下「ｑ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｑ軸電流」という。）の指令値Ｉｑ＿ｃＡ（Ｉｑ＿ｃＢ）を算出する。

３相−ｄｑ変換部１７５Ａ（１７５Ｂ）は、電流センサ１１３ｕＡ（１１３ｕＢ），１１３ｗＡ（１１３ｗＢ）により検出されたｕ相電流ＩｕＡ（ＩｕＢ）及びｗ相電流ＩｗＡ（ＩｗＢ）の検出値と、電動機１０３Ａ（発電機１０３Ｂ）の回転子の電気角度θＡ（θＢ）の検出値とに基づいて３相−ｄｑ変換を行って、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓＡ（Ｉｄ＿ｓＢ）及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓＡ（Ｉｑ＿ｓＢ）を算出する。電流ＦＢ制御部１７７Ａ（１７７Ｂ）は、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃＡ（Ｉｄ＿ｃＢ）と検出値Ｉｄ＿ｓＡ（Ｉｄ＿ｓＢ）の偏差ΔＩｄＡ（ΔＩｄＢ）及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃＡ（Ｉｑ＿ｃＢ）と検出値Ｉｑ＿ｓＡ（Ｉｑ＿ｓＢ）の偏差ΔＩｑＡ（ΔＩｑＢ）が減少するよう、ｄ軸電機子の端子間電圧（以下「ｄ軸電圧」という。）の指令値Ｖｄ＿ｃＡ（Ｖｄ＿ｃＢ）及びｑ軸電機子の端子間電圧（以下「ｑ軸電圧」という。）の指令値Ｖｑ＿ｃＡ（Ｖｑ＿ｃＢ）を決定する。

ｄｑ−３相変換部１７９Ａ（１７９Ｂ）は、電流ＦＢ制御部１７７Ａ（１７７Ｂ）によって決定されたｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃＡ（Ｖｄ＿ｃＢ）及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃＡ（Ｖｑ＿ｃＢ）と、電動機１０３Ａ（発電機１０３Ｂ）の回転子の電気角度θＡ（θＢ）の検出値とに基づいてｄｑ−３相変換を行って、３相電圧ＶｕＡ（ＶｕＢ），ＶｖＡ（ＶｖＢ），ＶｗＡ（ＶｗＢ）の各指令値を導出する。ＰＷＭ制御部１８１Ａ（１８１Ｂ）は、ｄｑ−３相変換部１７９Ａ（１７９Ｂ）が導出した３相電圧ＶｕＡ（ＶｕＢ），ＶｖＡ（ＶｖＢ），ＶｗＡ（ＶｗＢ）の各指令値に基づいて、第１のインバータ１０７Ａ（第２のインバータ１０７Ｂ）を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。

コンバータ制御部１００Ｃは、コンバータ１０５を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。図３は、第１の実施形態の制御装置１００に設けられたコンバータ制御部１００Ｃの内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、コンバータ制御部１００Ｃは、ＦＦ制御部１５１と、ＦＢ制御部１５３と、ＰＷＭ制御部１５５と、供給電力演算部１５７Ａと、回生電力演算部１５７Ｂと、動作休止判断部１５９と、補正トルク選択部１６１と、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂとを有する。コンバータ制御部１００Ｃには、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１の検出値、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値、及びコンバータ１０５に対する電圧指令Ｖ２ｃが入力される。

ＦＦ制御部１５１には、電圧指令Ｖ２ｃ及び蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１の検出値が入力される。ＦＦ制御部１５１は、コンバータ１０５が出力電圧Ｖ１から電圧指令Ｖ２ｃが示す値に昇圧するためのデューティ（Duty_FF）を導出する。

ＦＢ制御部１５３には、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２（＝Ｖ２ｃ−Ｖ２）を示す値、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１の検出値、及びＦＦ制御部１５１が導出したデューティ（Duty_FF）が入力される。ＦＢ制御部１５３は、偏差ΔＶ２及び蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１に基づいて、ＦＦ制御部１５１が導出したデューティ（Duty_FF）を補正するための値（Duty_FB）を導出する。

ＰＷＭ制御部１５５は、ＦＦ制御部１５１が導出したデューティ（Duty_FF）をＦＢ制御部１５３が導出したデューティ（Duty_FB）によって補正したデューティ（Duty）に基づいて、コンバータ１０５を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。但し、ＰＷＭ制御部１５５は、後述する動作休止判断部１５９からの指示に応じて、ＰＷＭ制御を行うか否かを判断する。なお、コンバータ１０５が通常の動作を休止するよう指示された場合、ＰＷＭ制御部１５５は、コンバータ１０５を構成するトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬの両方をオフ状態にする。

供給電力演算部１５７Ａには、インバータ制御部１００ＩＡの電流ＦＢ制御部１７７Ａが決定したｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃＡ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃＡと、３相−ｄｑ変換部１７５Ａが算出したｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓＡ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓＡとが入力される。供給電力演算部１５７Ａは、以下に示す式（１）より供給電力Ｐ２１Ａを算出する。なお、この供給電力Ｐ２１Ａは、第１のインバータ１０７Ａで消費される電力を含まない値である。但し、供給電力演算部１５７Ａは、第１のインバータ１０７Ａの効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られる第１のインバータ１０７Ａで消費される電力を用いて供給電力Ｐ２１Ａを補正しても良い。
Ｐ２１Ａ＝Ｖｄ＿ｃＡ×Ｉｄ＿ｓＡ＋Ｖｑ＿ｃＡ×Ｉｑ＿ｓＡ …（１）

なお、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓＡ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓＡの代わりに、インバータ制御部１００ＩＡの電流指令算出部１７３Ａが算出したｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃＡ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃＡを供給電力演算部１５７Ａに入力しても良い。この場合、供給電力演算部１５７Ａが供給電力Ｐ２１Ａを算出する際に用いる式は以下の式（２）である。
Ｐ２１Ａ＝Ｖｄ＿ｃＡ×Ｉｄ＿ｃＡ＋Ｖｑ＿ｃＡ×Ｉｑ＿ｃＡ …（２）

回生電力演算部１５７Ｂには、インバータ制御部１００ＩＢの電流ＦＢ制御部１７７Ｂが決定したｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃＢ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃＢと、３相−ｄｑ変換部１７５Ｂが算出したｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓＢ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓＢとが入力される。回生電力演算部１５７Ｂは、以下に示す式（３）より回生電力Ｐ２１Ｂを算出する。なお、この回生電力Ｐ２１Ｂは、第２のインバータ１０７Ｂで消費される電力を含まない値である。但し、回生電力演算部１５７Ｂは、第２のインバータ１０７Ｂの効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られる第２のインバータ１０７Ｂで消費される電力を用いて回生電力Ｐ２１Ｂを補正しても良い。
Ｐ２１Ｂ＝Ｖｄ＿ｃＢ×Ｉｄ＿ｓＢ＋Ｖｑ＿ｃＢ×Ｉｑ＿ｓＢ …（３）

なお、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓＢ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓＢの代わりに、インバータ制御部１００ＩＢの電流指令算出部１７３Ｂが算出したｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃＢ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃＢを回生電力演算部１５７Ｂに入力しても良い。この場合、回生電力演算部１５７Ｂが回生電力Ｐ２１Ｂを算出する際に用いる式は以下の式（４）である。
Ｐ２１Ｂ＝Ｖｄ＿ｃＢ×Ｉｄ＿ｃＢ＋Ｖｑ＿ｃＢ×Ｉｑ＿ｃＢ …（４）

動作休止判断部１５９には、供給電力演算部１５７Ａによって算出された供給電力Ｐ２１Ａと回生電力演算部１５７Ｂによって算出された回生電力Ｐ２１Ｂの総和である総負荷電力Ｐ２１を示す情報、昇圧指令Ｖ２ｃ、蓄電池１０１の残容量を示す情報、及び図１に示したシステムを総合的に管理するコントローラ（図示せず）からの指令が入力される。動作休止判断部１５９は、これらの入力された情報に基づいて、後述する図５のフローチャートに従い、コンバータ１０５の通常動作（スイッチング動作）を休止するようＰＷＭ制御部１５５に指示して、トルク補正を許可するか否かを判断する。なお、コンバータ１０５の通常動作を休止するよう指示されたＰＷＭ制御部１５５は、コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬを共にオフ状態にする。

補正トルク選択部１６１には、コンバータ制御部１００Ｃによって補正されたトルク指令値ＴＡ’，ＴＢ’、電動機１０３Ａの回転子の電気角速度ωＡ、発電機１０３Ｂの回転子の電気角速度ωＢ、及びコンバータ１０５に対する電圧指令Ｖ２ｃが入力される。補正トルク選択部１６１は、動作休止判断部１５９がトルク補正を許可すると、後述する図７のフローチャートに従い、電動機１０３Ａに対するトルク指令ＴＡ及び発電機１０３Ｂに対するトルク指令ＴＢのどちらを補正するかを選択する。

なお、補正トルク選択部１６１は、所定範囲の電圧指令Ｖ２ｃ毎に設定された、電動機１０３Ａの電気角速度ωとトルクＴに対応した、電動機１０３Ａ及び／又は第１のインバータ１０７Ａで発生する損失の大きさ（損失量）を示す損失マップと、発電機１０３Ｂの電気角速度ωとトルクＴに対応した、発電機１０３Ｂ及び／又は第２のインバータ１０７Ｂで発生する損失の大きさ（損失量）を示す損失マップとを用いて、補正するトルク指令を選択する。図４に損失マップの一例を示す。図４の損失マップに示すように、電気各速度ωが大きいほど損失量は大きく設定されている。

補正トルク選択部１６１は、電動機１０３Ａ及び／又は第１のインバータ１０７Ａでの損失量ＬＡと発電機１０３Ｂ及び／又は第２のインバータ１０７Ｂでの損失量ＬＢの大小関係に応じて、補正トルク演算部１６３Ａ及び補正トルク演算部１６３Ｂの各々にトルク補正許可／禁止を指示する。

補正トルク演算部１６３Ａには、コンバータ１０５に対する昇圧指令Ｖ２ｃ、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値、電動機１０３Ａの回転子の電気角速度ωＡ、及び補正トルク選択部１６１からのトルク補正許可／禁止指示が入力される。補正トルク演算部１６３Ａは、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２の絶対値が減少するよう、インバータ制御部１００ＩＡに対するトルク指令ＴＡを補正するためのトルク補正指令値ＴａｄｊＡを算出する。

補正トルク演算部１６３Ｂには、コンバータ１０５に対する昇圧指令Ｖ２ｃ、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値、発電機１０３Ｂの回転子の電気角速度ωＢ、及び補正トルク選択部１６１からのトルク補正許可／禁止指示が入力される。補正トルク演算部１６３Ｂは、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２の絶対値が減少するよう、インバータ制御部１００ＩＢに対するトルク指令ＴＢを補正するためのトルク補正指令値ＴａｄｊＢを算出する。

なお、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２が昇圧指令Ｖ２ｃを下回った際に算出されたトルク補正指令値Ｔａｄｊによってトルク指令ＴＡ，ＴＢが補正されると、電動機１０３Ａ又は発電機１０３Ｂはコンバータ１０５に電力を供給する方向に駆動し、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２が昇圧指令Ｖ２ｃを上回った際に算出されたトルク補正指令値ＴａｄｊＡ，ＴａｄｊＢによってトルク指令ＴＡ，ＴＢが補正されると、電動機１０３Ａ又は発電機１０３Ｂはコンバータ１０５から電力を持ち出す方向に駆動する。

図５は、動作休止判断部１５９の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、動作休止判断部１５９は、コントローラからの指令が電動機１０３Ａの駆動要求か否かを判断し（ステップＳ１０５）、当該駆動要求であればステップＳ１０３に進み、駆動要求でなければステップＳ１１１に進む。ステップＳ１０３では、動作休止判断部１５９は、蓄電池１０１の残容量が所定値以上か否かを判断し、残容量が所定値以上であればステップＳ１０５に進み、所定未満であればステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１０５では、動作休止判断部１５９は、単位時間当たりの昇圧指令Ｖ２ｃの変化量が所定値未満か否かに基づいて、昇圧指令Ｖ２ｃに変化が無いかを判断する。なお、動作休止判断部１５９による当該判断は、昇圧指令Ｖ２ｃが前回値と同一か否かに基づいて行われても良い。動作休止判断部１５９は、当該変化量が所定値未満であれば昇圧指令Ｖ２ｃに変化無しと判断してステップＳ１０７に進み、所定値以上であれば昇圧指令Ｖ２ｃに変化有りと判断してステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１０７では、動作休止判断部１５９は、総負荷電力Ｐ２１が、零をまたぐ所定範囲内の値であるか否かを判断する。なお、ステップＳ１０７での判断では、図６に示すように、値の異なる４つの所定値（Th1,Th2,Th3,Th4; Th4≦Th3≦0≦Th2≦Th1）を用いて、総負荷電力Ｐ２１との比較においてヒステリシスを設けても良い。動作休止判断部１５９は、総負荷電力Ｐ２１が所定範囲内の値であるとき、コンバータ１０５にとっての負荷が極小負荷状態又は無負荷状態と判断して、ステップＳ１０９に進む。一方、総負荷電力Ｐ２１が所定範囲外の値であるときは、コンバータ１０５が通常の動作を行うべく、変圧動作ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１０９では、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５が通常の動作を休止するようＰＷＭ制御部１５５に指示し、かつ、補正トルク選択部１６１にトルク補正許可を指示する。一方、ステップＳ１１１では、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５が通常の動作を行うようＰＷＭ制御部１５５に指示し、かつ、補正トルク選択部１６１にトルク補正禁止を指示する。

図７は、補正トルク選択部１６１の動作を示すフローチャートである。図７に示すように、補正トルク選択部１６１は、動作休止判断部１５９からトルク補正許可が指示されたかを判断する（ステップＳ２０１）。トルク補正許可が指示されたときはステップＳ２０５に進み、トルク補正禁止が指示されたときはステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、補正トルク選択部１６１は、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂの双方に補正トルク禁止を指示する。

ステップＳ２０５では、補正トルク選択部１６１は、電動機１０３Ａ及び／又は第１のインバータ１０７Ａでの損失量を示す損失マップを用いて、トルク指令値ＴＡ’と、電動機１０３Ａの回転子の電気角速度ωＡと、電圧指令Ｖ２ｃとに応じた損失量ＬＡを導出する。次に、ステップＳ２０７では、補正トルク選択部１６１は、発電機１０３Ｂ及び／又は第２のインバータ１０７Ｂでの損失量を示す損失マップを用いて、トルク指令値ＴＢ’と、発電機１０３Ｂの回転子の電気角速度ωＢと、電圧指令Ｖ２ｃとに応じた損失量ＬＢを導出する。

ステップＳ２０９では、損失量ＬＡと損失量ＬＢを比較し、損失量ＬＡが損失量ＬＢ以下のときはステップＳ２１１に進み、損失量ＬＡが損失量ＬＢより大きいときはステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１１では、補正トルク選択部１６１は、補正トルク演算部１６３Ａに補正トルク許可を指示し、補正トルク演算部１６３Ｂにトルク補正禁止を指示する。一方、ステップＳ２１３では、補正トルク選択部１６１は、補正トルク演算部１６３Ａに補正トルク禁止を指示し、補正トルク演算部１６３Ｂにトルク補正許可を指示する。

図８は、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂの動作を示すフローチャートである。図８に示すように、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂは、動作休止判断部１５９から入力された指示がトルク補正許可か否かを判断し（ステップＳ３０１）、当該指示がトルク補正許可のときはステップＳ３０２に進み、トルク補正禁止のときはステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０２では、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂは、出力補正Ｆ／Ｆ項を算出する。なお、出力補正Ｆ／Ｆ項は、動作休止判断部１５９に入力される総負荷電力の逆符号値である。すなわち、本実施形態では、出力補正Ｆ／Ｆ項＝−Ｐ２１。次に、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂは、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２の絶対値が減少するよう出力補正Ｆ／Ｂ項を算出する（ステップＳ３０３）。次に、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂは、出力補正Ｆ／Ｆ項と出力補正Ｆ／Ｂ項の和を出力補正指令値Ｐａｄｊとして算出する（ステップＳ３０４）。

上述したように、トルク補正が許可されたとき、コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬは共にオフ状態とされる。このとき、コンバータ１０５にとっての負荷（インバータ１０７及び電動機１０３Ａ）と蓄電池１０１の間は電気的に導通していない。したがって、図１に示したシステムから制御装置１００を除いた構成のこのときの等価回路は、図９に示すように、キャパシタＣと当該負荷２０１の並列接続によって表される。

図９によれば、負荷２０１での負荷電力Ｐは、以下に示す式（５）によって表される。

式（３）をラプラス演算子ｓを用いて表現すると、以下に示す式（６）となる。

このように、コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態とされたときの負荷電力Ｐを表す式には、キャパシタＣの容量が含まれる。したがって、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂは、キャパシタＣによる電圧Ｖ２に与える影響をなくす出力補正指令値Ｐａｄｊを算出すれば、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２の絶対値を低減できる。したがって、出力補正指令値Ｐａｄｊの算出式にはキャパシタＣの容量が含まれる。

上記式（６）より下記式（７）が成り立つ。

図１０は、電圧指令Ｖ２ｃの二乗と電圧Ｖ２の二乗の偏差（以下「二乗偏差」という）の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部２０５Ａと、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２の二乗値を出力するプラント２０３Ａとから構成されたフィードバック制御系を示す図である。なお、プラント２０３Ａの伝達関数Ｈ１（ｓ）は、上記式（７）に基づき、以下のように表される。
Ｈ１（ｓ）＝−２／ｓＣ

また、補正トルク演算部２０５Ａは、以下に示す伝達関数Ｆ１（ｓ）に基づくＰＩ制御（比例−積分制御）を行う。
Ｆ１（ｓ）＝−Ｃ（Ｋ１＋Ｋ２／ｓ）
なお、Ｋ１は比例ゲインであり、Ｋ２は積分ゲインである。
したがって、伝達関数Ｆ１（ｓ）に基づくＰＩ制御を行う補正トルク演算部２０５Ａが算出する出力補正指令値Ｐａｄｊは、以下のように表される。
Ｐａｄｊ＝−Ｃ（Ｋ１＋Ｋ２／ｓ）（Ｖ２ｃ２−Ｖ２２）

このように、補正トルク演算部２０５Ａは、当該二乗偏差に対してキャパシタＣの容量が小さいほど小さな値の出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する。したがって、キャパシタＣの容量によらずに二乗偏差の収束応答を一定に保つことができる。

なお、Ｖ２≒Ｖ２ｃとすれば、式（７）は、
と表すことができるため、下記式（８）が成り立つ。

図１１は、電圧指令Ｖ２ｃと電圧Ｖ２の偏差（以下「一乗偏差」という）の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部２０５Ｂと、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２を出力するプラント２０３Ｂとから構成されたフィードバック制御系を示す図である。なお、プラント２０３Ｂの伝達関数Ｈ２（ｓ）は上記式（８）に基づき、以下のように表される。
Ｈ２（ｓ）＝−２／ｓＣＶ２ｃ

このときも、補正トルク演算部２０５Ｂは、以下に示す伝達関数Ｆ２（ｓ）に基づくＰＩ制御（比例−積分制御）を行う。
Ｆ２（ｓ）＝−Ｃ（Ｋ１＋Ｋ２／ｓ）
したがって、伝達関数Ｆ２（ｓ）に基づくＰＩ制御を行う補正トルク演算部２０５Ｂが算出する出力補正指令値Ｐａｄｊは、以下のように表される。
Ｐａｄｊ＝−Ｃ（Ｋ１＋Ｋ２／ｓ）（Ｖ２ｃ−Ｖ２）

このように、補正トルク演算部２０５Ｂは、当該一乗偏差に対してキャパシタＣの容量が小さいほど小さな値の出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する。したがって、キャパシタＣの容量によらずに一乗偏差の収束応答を一定に保つことができる。

なお、補正トルク演算部２０５Ａ，２０５Ｂは、上記説明したＰＩ制御に限らず、Ｐ制御（比例制御）又はＰＩＤ制御（比例−積分−微分制御）を行っても良い。また、負荷電力Ｐの符号と出力補正指令値Ｐａｄｊの符号は、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２が０となるまで、すなわち出力補正指令値Ｐａｄｊ＝０となるまで、反転の関係にある。

次に、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂは、以下に示す式（９）によりトルク補正指令値Ｔａｄｊを算出する。
Ｔａｄｊ＝Ｐａｄｊ／（ω／Ｐｐ） …（９）
但し、ωは電動機１０３Ａ又は発電機１０３Ｂの回転子の電気角速度であり、Ｐｐは電動機１０３又は発電機１０３Ｂの極対数である。したがって、ω／Ｐｐは電動機１０３又は発電機１０３Ｂの回転子の機械角速度である。

一方、ステップＳ３０７及びＳ３０９では、補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂは、出力補正指令値Ｐａｄｊ＝０、トルク補正指令値Ｔａｄｊ＝０を算出する。なお、出力を補正してコンバータ１０５の出力電圧Ｖ２を保持する場合には、ステップＳ３０７，Ｓ３０９を行う必要はない。

以上説明したように、本実施形態のシステムによれば、昇圧指令Ｖ２ｃに変化がない等の条件を満たした上で電動機１０３Ａ及び発電機１０３Ｂが極小負荷状態又は無負荷状態のとき、コンバータ制御部１００Ｃの補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂが算出したトルク補正指令値ＴａｄｊＡ，ＴａｄｊＢによってトルク指令ＴＡ，ＴＢが補正される。この補正されたトルク指令によって、図１２に示すように、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２は昇圧指令Ｖ２ｃに保たれる。

上述したように、無負荷であれば、コンバータ１０５の動作を休止しても出力電圧Ｖ２は理論上変化しない。したがって、コンバータ制御部１００Ｃが行うトルク制御によってコンバータ１０５の出力電圧Ｖ２が昇圧指令Ｖ２ｃと同じ値に保たれれば、電動機１０３Ａ及び発電機１０３Ｂは無負荷状態であるとみなすことができる。したがって、コンバータ１０５の動作を休止することができる。その結果、コンバータ１０５での損失を低減できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態のシステムは、制御装置を除いて、第１の実施形態のシステムと同様である。第２の実施形態のシステムが備える制御装置２００は、第１の実施形態と同様に、コンバータ制御部２００Ｃと、インバータ制御部２００ＩＡ，２００ＩＢとを有する。図１３に示すように、インバータ制御部２００ＩＡ，２００ＩＢは、第１の実施形態のインバータ制御部１００ＩＡ，１００ＩＢと異なり、電流ＦＢ制御部１７７Ａが決定したｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃＡ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃＡ、並びに、３相−ｄｑ変換部１７５Ａが算出したｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓＡ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓＡをコンバータ制御部２００Ｃに出力しない。

図１４に示すように、コンバータ制御部２００Ｃは、第１の実施形態のコンバータ制御部１００Ｃと異なり、供給電力演算部１５７Ａの代わりに供給電力演算部２５７Ａを有し、回生電力演算部１５７Ｂの代わりに回生電力演算部２５７Ｂを有する。供給電力演算部２５７Ａには、コンバータ制御部２００Ｃによって補正された補正されたトルク指令ＴＡ’及び電動機１０３Ａの回転子の電気角速度ωＡが入力される。また、回生電力演算部２５７Ｂには、コンバータ制御部２００Ｃによって補正された補正されたトルク指令ＴＢ’及び発電機１０３Ｂの回転子の電気角速度ωＢが入力される。

供給電力演算部２５７Ａは、以下に示す式（１０）より供給電力Ｐ２２Ａを算出する。この供給電力Ｐ２２Ａも、第１の実施形態と同様に、第１のインバータ１０７Ａで消費される電力を含まない値である。但し、供給電力演算部２５７Ａは、第１のインバータ１０７Ａの効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られる第１のインバータ１０７Ａで消費される電力を用いて供給電力Ｐ２２Ａを補正しても良い。
Ｐ２２Ａ＝ωＡ×ＴＡ’／ＰｐＡ …（１０）
（ＰｐＡ：電動機１０３Ａの極対数）

回生電力演算部２５７Ｂは、以下に示す式（１１）より回生電力Ｐ２２Ｂを算出する。この回生電力Ｐ２２Ｂも、第１の実施形態と同様に、第２のインバータ１０７Ｂで消費される電力を含まない値である。但し、回生電力演算部２５７Ｂは、第２のインバータ１０７Ｂの効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られる第２のインバータ１０７Ｂで消費される電力を用いて回生電力Ｐ２２Ｂを補正しても良い。
Ｐ２２Ｂ＝ωＢ×ＴＢ’／ＰｐＢ …（１１）
（ＰｐＢ：発電機１０３Ｂの極対数）

以降は第１の実施形態と同様であり、供給電力演算部２５７Ａによって算出された供給電力Ｐ２２Ａと回生電力演算部２５７Ｂによって算出された回生電力Ｐ２２Ｂの総和である総負荷電力Ｐ２２を示す情報が動作休止判断部１５９及び補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂに入力される。

以上説明したように、本実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図である。図１５に示すシステムでは、図１に示した第１の実施形態のシステムに電流センサ１１５が追加されている。電流センサ１１５は、コンバータ１０５の負荷側を流れる負荷電流Ｉ２を検出する。電流センサ１１５によって検出された負荷電流Ｉ２の検出値は制御装置３００に入力される。

制御装置３００は、コンバータ制御部３００Ｃと、第２の実施形態で説明したインバータ制御部２００ＩＡ，２００ＩＢとを有する。コンバータ制御部３００Ｃは、第２の実施形態と同様に、コンバータ１０５を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。図１６は、第３の実施形態の制御装置３００に設けられたコンバータ制御部３００Ｃの内部構成を示すブロック図である。図１６に示すように、コンバータ制御部３００Ｃは、上記実施形態のコンバータ制御部と異なり、供給電力演算部１５７Ａ，２５７Ａ及び回生電力演算部１５７Ｂ，２５７Ｂの代わりに負荷電力演算部３５７を有する。

負荷電力演算部３５７には、コンバータ１０５に対する電圧指令Ｖ２ｃ及び負荷電流Ｉ２の検出値が入力される。負荷電力演算部３５７は、以下に示す式（１２）より総負荷電力Ｐ２３を算出する。なお、この総負荷電力Ｐ２３は、電動機１０３Ａで消費される電力と、発電機１０３Ｂで発生する電力と、直流から交流に変換する第１のインバータ１０７Ａで消費される電力と、交流から直流に変換する第２のインバータ１０７Ｂで消費される電力との総和である。
Ｐ２３＝Ｖ２ｃ×Ｉ２ …（１２）

なお、負荷電力演算部３５７には電圧指令Ｖ２ｃの代わりにコンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値が入力されても良い。この場合、負荷電力演算部３５７は、以下に示す式（１３）より総負荷電力Ｐ２３を算出する。
Ｐ２３＝Ｖ２×Ｉ２ …（１３）

以降は第１の実施形態と同様であり、負荷電力演算部３５７によって算出された総負荷電力Ｐ２３を示す情報が動作休止判断部１５９及び補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂに入力される。

以上説明したように、本実施形態では、コンバータ１０５の負荷側を流れる負荷電流Ｉ２を検出する電流センサ１１５は必要だが、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図である。図１７に示すシステムでは、図１に示した第１の実施形態のシステムに電流センサ１１７が追加されている。電流センサ１１７は、蓄電池１０１の出力電流Ｉ１を検出する。電流センサ１１７によって検出された出力電流Ｉ１の検出値は制御装置４００に入力される。

制御装置４００は、コンバータ制御部４００Ｃと、第２の実施形態で説明したインバータ制御部２００ＩＡ，２００ＩＢとを有する。コンバータ制御部４００Ｃは、第２の実施形態と同様に、コンバータ１０５を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。図１８は、第４の実施形態の制御装置４００に設けられたコンバータ制御部４００Ｃの内部構成を示すブロック図である。図１８に示すように、コンバータ制御部４００Ｃは、上記実施形態のコンバータ制御部と異なり、供給電力演算部１５７Ａ，２５７Ａ及び回生電力演算部１５７Ｂ，２５７Ｂの代わりに負荷電力演算部４５７を有する。

負荷電力演算部４５７には、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１及び電流センサ１１７によって検出された出力電流Ｉ１の検出値が入力される。負荷電力演算部４５７は、以下に示す式（１４）より総負荷電力Ｐ２４を算出する。この総負荷電力Ｐ２４は、コンバータ１０５で消費される電力を含まない値である。但し、負荷電力演算部４５７は、コンバータ１０５の効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られるコンバータ１０５で消費される電力を用いて総負荷電力Ｐ２４を補正しても良い。
Ｐ２４＝Ｖ１×Ｉ１ …（１４）

以降は第１の実施形態と同様であり、負荷電力演算部４５７によって算出された総負荷電力Ｐ２４を示す情報が動作休止判断部１５９及び補正トルク演算部１６３Ａ，１６３Ｂに入力される。

以上説明したように、本実施形態では、蓄電池１０１の出力電流Ｉ１を検出する電流センサ１１７は必要だが、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

上記説明した第１〜第４の実施形態では昇圧コンバータ１０５を例に説明したが、図１９に示す昇降圧コンバータ１８５又は降圧コンバータであっても良い。

（第５の実施形態）
上記説明した実施形態のシステムは、電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行するＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）に搭載可能である。図２０は、一実施形態のシステムを搭載したＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。図２０に示すように、電動機１０３ＡはＨＥＶの走行動力源として用いられ、発電機１０３Ｂは内燃機関５０１からの動力によって動作する。また、発電機１０３Ｂと変速ギア５０３の間にはクラッチ５０５が設けられている。さらに、当該ＨＥＶには、蓄電池（ＢＡＴＴ）１０１から供給される電力によって動作する補機５０７が設けられている。

図２１は、図２０に示したＨＥＶにおいて、内燃機関５０１から変速ギア５０３への動力の伝達がクラッチ５０５によって遮断されている状態での、コンバータ１０５が（ａ）通常動作時及び（ｂ）通常動作休止時の電力の授受を示す図である。なお、図２１に示す各状態は、車両に対して要求された出力が、蓄電池１０１の残容量に基づく電動機１０３Ａが出力可能な上限値以上のときになり得る。

図２１（ａ）に示す状態では、コンバータ１０５にとっての負荷側と蓄電池１０１との間で電力の授受が行われる。このため、コンバータ制御部の動作休止判断部１５９に入力される総負荷電力Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４は所定範囲外の値である。したがって、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５が通常の動作を行うよう指示し、トルク補正禁止を指示する。

一方、図２１（ｂ）に示す状態では、発電機１０３Ｂで発電された電力の全てが電動機１０３Ａの駆動によって消費され、電動機１０３Ａには蓄電池１０１から電力が供給されず、蓄電池１０１は充電が不要な状態かつ補機５０７への電力供給可能な状態である。このため、コンバータ制御部の動作休止判断部１５９に入力される総負荷電力Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４は所定範囲内の値である。したがって、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５が通常の動作を休止するよう指示し、トルク補正許可を指示する。なお、このとき、補正トルク選択部１６１は、補正トルク演算部１６３Ａにトルク補正禁止を指示し、かつ、補正トルク演算部１６３Ｂにトルク補正許可を指示する。

図２２は、図２０に示したＨＥＶにおいて、クラッチ５０５が接続されている状態での、コンバータ１０５が（ａ）通常動作時及び（ｂ）通常動作休止時の電力の授受を示す図である。なお、図２２に示す各状態は、車速がしきい値以上であり、車両に対して要求された出力がしきい値以下のときになり得る。

図２２（ａ）に示す状態では、コンバータ１０５にとっての負荷側と蓄電池１０１との間で電力の授受が行われる。このため、コンバータ制御部の動作休止判断部１５９に入力される総負荷電力Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４は所定範囲外の値である。したがって、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５が通常の動作を行うよう指示し、トルク補正禁止を指示する。

一方、図２２（ｂ）に示す状態では、電動機１０３Ａ及び発電機１０３Ｂはいずれも動作しておらず、電動機１０３Ａには蓄電池１０１から電力が供給されず、蓄電池１０１は充電が不要な状態かつ補機５０７への電力供給可能な状態である。このため、コンバータ制御部の動作休止判断部１５９に入力される総負荷電力Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４は所定範囲内の値である。したがって、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５が通常の動作を休止するよう指示し、トルク補正許可を指示する。

以上説明したように、本実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、上記実施形態では、コンバータ１０５の負荷として、電動機１０３Ａ及び第１のインバータ１０７Ａの組と、発電機１０３Ｂ及び第２のインバータ１０７Ｂの組とを例に説明したが、シートヒータ等に利用される熱線や、メータのバックライト等に利用されるランプ、ペルチェ素子、空気清浄機等の補機を負荷としても良い。

また、上記実施形態では、コンバータ１０５にとっての負荷が２つの場合について説明したが、３つ以上であっても良い。このとき、補正トルク選択部１６１は、各負荷での損失量の内、最も小さい負荷に対応するトルク指令のトルク補正を許可する。

１０１ 蓄電池
１０３Ａ 電動機
１０３Ｂ 発電機
１０５ 昇圧コンバータ
１０７Ａ 第１のインバータ
１０７Ｂ 第２のインバータ
１００，２００，３００，４００ 制御装置
１０９，１１１ 電圧センサ
１１３ｕＡ，１１３ｗＡ，１１３ｕＢ，１１３ｗＢ，１１５，１１７ 電流センサ
１１７Ａ，１１７Ｂ レゾルバ
１００Ｃ，２００Ｃ，３００Ｃ，４００Ｃ コンバータ制御部
１５１ ＦＦ制御部
１５３ ＦＢ制御部
１５５ ＰＷＭ制御部
１５７Ａ，２５７Ａ 供給電力演算部
１５７Ｂ，２５７Ｂ 回生電力演算部
３５７，４５７ 負荷電力演算部
１５９ 動作休止判断部
１６１ 補正トルク選択部
１６３Ａ，１６３Ｂ 補正トルク演算部
１００ＩＡ，２００ＩＡ 第１のインバータ制御部
１００ＩＢ，２００ＩＢ 第２のインバータ制御部
１７１Ａ，１７１Ｂ 角速度算出部
１７３Ａ，１７３Ｂ 電流指令算出部
１７５Ａ，１７５Ｂ ３相−ｄｑ変換部
１７７Ａ，１７７Ｂ 電流ＦＢ制御部
１７９Ａ，１７９Ｂ ｄｑ−３相変換部
１８１Ａ，１８１Ｂ ＰＷＭ制御部
１８５ 昇降圧コンバータ
５０１ 内燃機関
５０３ 変速ギア
５０５ クラッチ
５０７ 補機

Claims (11)

1. 直流電源と複数の負荷との間で電力を授受する際に電圧を指令値に昇圧又は降圧するコンバータを含む負荷駆動システムの制御装置であって、
   外部からの指令に基づいて前記複数の負荷の各々の動作を制御する複数の負荷駆動制御部と、
   前記コンバータをスイッチング制御するスイッチング制御部と、
   前記複数の負荷の各負荷電力の総和である総負荷電力を導出する負荷電力導出部と、
   前記総負荷電力が零をまたぐ所定範囲内の値であるとき、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示するスイッチング動作制御部と、
   前記総負荷電力が前記所定範囲内の値であるとき、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記複数の負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた前記指令を補正する指令補正部と、
   を備えたことを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
2. 請求項１に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧をパラメータとした関数に基づくフィードバック制御項と、前記総負荷電力を打ち消すフィードフォワード制御項と、の両方を用いて前記指令を補正することを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   前記指令は、前記複数の負荷の各々に対するトルク指令又は出力指令であることを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   前記コンバータは、互いに逆論理でスイッチングされる直列接続された２つのスイッチング素子と、各スイッチング素子に並列接続された２つのダイオードと、前記２つのスイッチング素子の接続点に接続されたリアクトルと、を有し、
   前記総負荷電力が前記所定範囲内の値であるとき、前記スイッチング動作制御部は、前記２つのスイッチング素子の両方をオフ状態にして前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示することを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   単位時間当たりの前記指令値の変化量が所定値未満のとき、
   前記スイッチング動作制御部は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、
   前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記複数の負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた前記指令を補正することを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   前記直流電源が蓄電池であり、
   前記蓄電池の残容量が所定値以上のとき、
   前記スイッチング動作制御部は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、
   前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記複数の負荷駆動制御部のいずれかに対して行われた前記指令を補正することを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   前記コンバータ及び前記複数の負荷に並列接続されたキャパシタを備え、
   前記複数の負荷の各々は、第１の回転型誘導性負荷と、前記コンバータの出力電圧を交流電圧に変換して前記第１の回転型誘導性負荷に印加する第１のインバータとの組、又は、第２の回転型誘導性負荷と、及び前記第２の回転型誘導性負荷からの交流電圧を直流電圧に変換して前記コンバータに印加する第２のインバータの組を含み、
   前記指令補正部による前記指令の補正量は、前記第１の回転型誘導性負荷又は前記第２の回転型誘導性負荷の回転数が高いほど、かつ、前記キャパシタの容量が小さいほど小さいことを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
8. 請求項７に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   前記指令補正部は、前記コンバータの出力電圧が前記指令値を下回った際には前記第１の回転型誘導性負荷又は前記第２の回転型誘導性負荷が前記コンバータに電力を供給する方向に駆動し、前記コンバータの出力電圧が前記指令値を上回った際には前記第１の回転型誘導性負荷又は前記第２の回転型誘導性負荷が前記コンバータから電力を持ち出す方向に駆動するよう前記指令を補正することを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
   前記指令補正部は、前記複数の負荷における各損失情報に基づいて、損失が最も小さい負荷に対して行われた前記指令を補正することを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
10. 請求項９に記載の負荷駆動システムの制御装置であって、
    前記複数の負荷の各々は回転型誘導性負荷を含み、
    前記損失情報には、前記回転型誘導性負荷の回転数が高いほど損失が大きく設定されていることを特徴とする負荷駆動システムの制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の負荷駆動システムの制御装置を含む車両であって、
    前記複数の負荷は、当該車両の駆動源としての電動機と、内燃機関によって駆動される発電機と、を含み、
    前記発電機が発電した電力のみにより前記電動機を駆動することによって当該車両が走行するモードのとき、前記制御装置が備える前記スイッチング動作制御部は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、かつ、前記制御装置が備える前記指令補正部は、前記発電機の動作を制御する負荷駆動制御部に対して行われた指令を補正することを特徴とする車両。