JP2020129889A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子のスイッチングの遅延補償をより簡易に行なう。【解決手段】スイッチング素子のスイッチングにより電力変換を行なう電力変換部と、スイッチング素子のスイッチング制御を行なう制御部と、を備える電力変換装置において、制御部は、電力変換部の各温度についてスイッチング素子をターンオンする際およびターンオフする際の遅延時間を学習し、基本指令に対して遅延時間を用いた補正処理を施して制御用指令を設定し、制御用指令に基づいてスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、この種の技術としては、半導体集積回路に搭載されると共に複数の遅延素子を用いて構成される可変遅延回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この可変遅延回路は、複数の遅延素子間におけるトランジスタ性能のばらつきを補償すべく複数の遅延素子について個別に遅延時間を補正する遅延時間補正回路を備える。これにより、可変遅延回路の遅延時間精度を向上させている。

特開２００９−４９４９４号公報

スイッチング素子のスイッチングにより電力変換を行なう電力変換部に上述の可変遅延回路を適用すると、部品点数が増加し、装置全体が大きくなったり、コストアップを招いたりする。

本発明の電力変換装置は、スイッチング素子のスイッチングの遅延補償をより簡易に行なうことを主目的とする。

本発明の電力変換装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電力変換装置は、
スイッチング素子のスイッチングにより電力変換を行なう電力変換部と、
前記スイッチング素子のスイッチング制御を行なう制御部と、
を備える電力変換装置であって、
前記制御部は、
前記電力変換部の各温度について前記スイッチング素子をターンオンする際およびターンオフする際の遅延時間を学習し、
基本指令に対して前記遅延時間を用いた補正処理を施して制御用指令を設定し、前記制御用指令に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング制御を行なう、
ことを要旨とする。

この本発明の電力変換装置では、電力変換部の各温度についてスイッチング素子をターンオンする際およびターンオフする際の遅延時間を学習する。そして、基本指令に対して遅延時間を用いた補正処理を施して制御用指令を設定し、制御用指令に基づいてスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、スイッチング素子のスイッチング制御の遅延補償をより簡易に行なうことができる。ここで、「電力変換部」としては、蓄電装置が接続された低電圧側電力ラインとモータを駆動するインバータが接続された高電圧側電力ラインとに接続されると共に低電圧側電力ラインと高電圧側電力ラインとで電圧変換を伴って電力のやりとりを行なうコンバータや、交流電力と直流電力とを変換するインバータを挙げることができる。

本発明の一実施例としての電力変換装置を搭載する駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット５０により実行される遅延学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。 遅延学習を行なう際の高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオンオフ、リアクトルＬの電流ＩＬ、遅延時間Ｔｏｎ２，Ｔｏｆｆ２，Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１の学習の様子の一例を示す説明図である。 電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ信号生成ルーチンの一例を示すフローチャートである。 実施例および比較例の三角波、指令デューティＤ＊、制御用デューティＤｎｕｐ＊，Ｄｎｄｎ＊、トランジスタＴ３２のＰＷＭ信号、リアクトルＬの電流ＩＬの様子の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電力変換装置を搭載する駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置２０は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、バッテリ３６と、昇圧コンバータ４０と、電子制御ユニット５０とを備える。実施例の「電力変換装置」としては、主として昇圧コンバータ４０と電子制御ユニット５０とが該当する。

モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、回転子コアに永久磁石が埋め込まれた回転子と、固定子コアに三相コイルが巻回された固定子とを備える。このモータ３２の回転子は、駆動輪にデファレンシャルギヤを介して連結された駆動軸に接続されている。

インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられる。このインバータ３４は、高電圧側電力ライン４２を介して昇圧コンバータ４０に接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６とを有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のコイル）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット５０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。インバータ３４や昇圧コンバータ４０は、図示しない冷却装置により冷却される。高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４６が取り付けられている。

バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４を介して昇圧コンバータ４０に接続されている。低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４８が取り付けられている。

昇圧コンバータ４０は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに接続されており、２つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ３１，Ｔ３２と、２つのトランジスタＴ３１，Ｔ３２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ３１，Ｄ３２と、リアクトルＬとを有する。トランジスタＴ３１は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ３２は、トランジスタＴ３１と、高電圧側電力ライン４２および低電圧側電力ライン４４の負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２同士の接続点と、低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ４０は、電子制御ユニット５０によって、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給する昇圧動作を行なったり、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給する降圧動作を行なったりする。

電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５１を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５１に加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭ５２や、データを一時的に記憶するＲＡＭ５３、データを記憶保持するフラッシュメモリ５４、計時を行なうタイマ５５、入出力ポートを備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからの回転位置θｍや、モータ３２の各相の相電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖ，３２ｗからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、インバータ３４に取り付けられた温度センサ３４ｔからのインバータ３４の温度Ｔｉｎｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからの電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからの電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、リアクトルＬに直列に取り付けられた電流センサ４０ａからの電流ＩＬや、昇圧コンバータ４０に取り付けられた温度センサ４０ｔからの昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖ、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからのコンデンサ４６（高電圧側電力ライン４２）の電圧ＶＨ、コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからのコンデンサ４８（低電圧側電力ライン４４）の電圧ＶＬも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。また、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。

電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット５０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算したり、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂの積算値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算したりしている。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６の蓄電量（放電可能な電力量）の割合である。

こうして構成された実施例の駆動装置２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２６に要求される要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊が駆動軸２６に出力されるようにモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。また、電子制御ユニット５０は、モータ３２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動できるように高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定し、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊となるように昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。インバータ３４および昇圧コンバータ４０の制御は、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）により行なわれる。

次に、こうして構成された実施例の駆動装置２０の動作について説明する。以下、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をターンオン（オフからオン）する際の遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２およびターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１，Ｔｏｆｆ２を学習する遅延学習、昇圧コンバータ４０の制御の順に説明する。

最初に、遅延学習について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行される遅延学習ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、出荷前で且つ遅延学習の学習条件が成立しているときに実行される。ここで、学習条件としては、遅延学習が未完了であり且つ昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖが後述の所定温度Ｔｃｎｖ１よりも低い条件が用いられる。

図２の遅延学習ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、最初に、遅延学習の学習対象温度Ｔｃｎｖ＊を設定する（ステップＳ１００）。ここで、学習対象温度Ｔｃｎｖ＊は、実施例では、所定温度Ｔｃｎｖ１（例えば、２０℃や２５℃、３０℃など）、所定温度Ｔｃｎｖ１よりも高い所定温度Ｔｃｎｖ２（例えば、５０℃や５５℃、６０℃など）の順に設定するものとした。なお、学習対象温度Ｔｃｎｖ＊は、２つに限定されるものではなく、３つや４つ、５つなどとしてもよい。

続いて、温度センサ４０ｔからの昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖを入力し（ステップＳ１１０）、昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖが学習対象温度Ｔｃｎｖ＊に略等しい（両者の差分が閾値以下である）か否かを判定する（ステップＳ１２０）。昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖが学習対象温度Ｔｃｎｖ＊に略等しくないと判定したときには、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の温度調整用スイッチング処理を実行して（ステップＳ１３０）、ステップＳ１１０に戻る。

ここで、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の温度調整用スイッチング処理では、例えば、所定デューティＤ１（例えば、５０％程度）と三角波との比較によりトランジスタＴ３１，Ｔ３２のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう。この場合、三角波の増加時には、三角波が所定デューティＤ１以上に至ると、トランジスタＴ３１のＰＷＭ信号をオフ信号からオン信号に変更すると共にトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号をオン信号からオフ信号に変更し、三角波の減少時には、三角波が所定デューティＤ１未満に至ると、トランジスタＴ３１のＰＷＭ信号をオン信号からオフ信号に変更すると共にトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号をオフ信号からオン信号に変更する。こうしたトランジスタＴ３１，Ｔ３２の温度調整用スイッチング処理の実行により、昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖが上昇する。また、所定デューティＤ１として５０％を用いれば、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオン時間が同一になるから、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の温度のバラツキを抑制しつつ、昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖを上昇させることができる。なお、昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖを上昇させる手法としては、所定デューティＤ１と三角波との比較によりトランジスタＴ３１，Ｔ３２のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御を行なう手法以外の手法を用いるものとしてもよい。

こうしてステップＳ１１０〜Ｓ１３０の処理を繰り返し実行して、ステップＳ１２０で昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖが学習対象温度Ｔｃｎｖ＊に略等しいと判定すると、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の遅延学習を実行する（ステップＳ１４０）。

トランジスタＴ３１，Ｔ３２の遅延学習は、例えば、以下のように行なうことができる。最初に、トランジスタＴ３１，Ｔ３２への出力を共にオフ信号とし、その状態からトランジスタＴ３２への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからリアクトルＬの電流ＩＬが閾値ＩＬｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ３２をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ２として学習する。閾値ＩＬｒｅｆは、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオンオフを判定するのに用いられる閾値であり、適宜設定される。

続いて、トランジスタＴ３２への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからリアクトルＬの電流ＩＬが閾値ＩＬｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ３２をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ２として学習する。

そして、トランジスタＴ３１への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからリアクトルＬの電流ＩＬが閾値ＩＬｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ３１をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１として学習する。

さらに、トランジスタＴ３１への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからリアクトルＬの電流ＩＬが閾値ＩＬｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ３１をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１として学習する。

こうして所定温度Ｔｃｎｖ＊でのトランジスタＴ３１，Ｔ３２の遅延学習が完了すると、全ての学習対象温度Ｔｃｎｖ＊（実施例では、所定温度Ｔｃｎｖ１，Ｔｃｎｖ２）での遅延学習が完了したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、一部の学習対象温度Ｔｃｎｖ＊での遅延学習が完了していない（遅延学習が完了していない学習対象温度Ｔｃｎｖ＊が存在する）と判定したときには、ステップＳ１００に戻る。

こうしてステップＳ１００〜Ｓ１５０の処理を繰り返し実行し、ステップＳ１５０で全ての学習対象温度Ｔｃｎｖ＊での遅延学習が完了したと判定すると、本ルーチンを終了する。このようにして、各学習対象温度Ｔｃｎｖ＊（実施例では、所定温度Ｔｃｎｖ１，Ｔｃｎｖ２）について、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１，Ｔｏｎ２，Ｔｏｆｆ２を学習することができる。なお、実施例では、各学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でのトランジスタＴ３１，Ｔ３２の遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１，Ｔｏｎ２，Ｔｏｆｆ２をフラッシュメモリ５４に記憶するものとした。

図３は、遅延学習を行なう際の高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨ、昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖ、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のオンオフ、リアクトルＬの電流ＩＬ、遅延時間Ｔｏｎ２，Ｔｏｆｆ２，Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１の学習の様子の一例を示す説明図である。

図示するように、時刻ｔ１からトランジスタＴ３１，Ｔ３２の温度調整用スイッチング処理を実行する。そして、時刻ｔ２に昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖが所定温度Ｔｃｎｖ１に至ると、所定温度Ｔｃｎｖ１での遅延学習を実行する。具体的には、以下の通りである。

最初に、トランジスタＴ３１，Ｔ３２への出力を共にオフ信号とする。続いて、時刻ｔ３にトランジスタＴ３２への出力をオフ信号からオン信号に変更してトランジスタＴ３２の遅延時間Ｔｏｎ２を学習し、時刻ｔ４にトランジスタＴ３２への出力をオン信号からオフ信号に変更してトランジスタＴ３２の遅延時間Ｔｏｆｆ２を学習する。そして、時刻ｔ５にトランジスタＴ３１への出力をオフ信号からオン信号に変更してトランジスタＴ３１の遅延時間Ｔｏｎ１を学習し、時刻ｔ６にトランジスタＴ３１への出力をオン信号からオフ信号に変更してトランジスタＴ３１の遅延時間Ｔｏｆｆ１を学習する。このようにして、所定温度Ｔｃｎｖ１でのトランジスタＴ３１，Ｔ３２の遅延時間Ｔｏｎ２，Ｔｏｆｆ２，Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１を学習することができる。

所定温度Ｔｃｎｖ１での遅延学習の実行を終了すると、時刻ｔ７からトランジスタＴ３１，Ｔ３２の温度調整用スイッチング処理を実行する。そして、時刻ｔ８に昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖが所定温度Ｔｃｎｖ２に至ると、図示していないが、所定温度Ｔｃｎｖ２での遅延学習を実行する。

次に、昇圧コンバータ４０の制御について説明する。図４は、電子制御ユニット５０により実行されるＰＷＭ信号生成ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、出荷後の各トリップ（イグニッションオンからイグニッションオフまで）で繰り返し実行される。

図４のＰＷＭ信号生成ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、最初に、トランジスタＴ３１，Ｔ３２の遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１，Ｔｏｎ２，Ｔｏｆｆ２や、昇圧コンバータ４０の要求デューティＤｔａｇ、昇圧動作要求フラグＦｕｐなどのデータを入力する（ステップＳ２００）。

ここで、各データは、電子制御ユニット５０により実行される図２や図３のルーチンとは別のルーチンにより設定した値を入力するものとした。遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１，Ｔｏｎ２，Ｔｏｆｆ２は、図２の遅延学習ルーチンにより学習してフラッシュメモリ５４に記憶した各学習対象温度Ｔｃｎｖ＊での学習値のうち温度センサ４０ｔからの昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖに最も近い学習値、または、各学習対象温度Ｔｃｎｖ＊での学習値を用いた補間処理により昇圧コンバータ４０の温度Ｔｃｎｖに対応するように演算した演算値を入力するものとした。要求デューティＤｔａｇは、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨと目標電圧ＶＨ＊との差分が打ち消されるように設定した値を入力するものとした。電圧上昇要求フラグＦｕｐは、低電圧側電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給する昇圧動作、および、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給する降圧動作のうち昇圧動作が要求されているか否かに基づいて設定した値を入力するものとした。なお、昇圧動作および降圧動作のうちの何れが要求されているかについては、例えば、トルク指令Ｔｍ＊などに基づいて判定することができる。

こうしてデータを入力すると、入力した昇圧コンバータ４０の要求デューティＤｔａｇを上下限デューティＤｍａｘ，Ｄｍｉｎで制限（上下限ガード）して昇圧コンバータ４０の指令デューティＤ＊を設定する（ステップＳ２１０）。

続いて、昇圧動作要求フラグＦｕｐの値を調べる（ステップＳ２２０）。昇圧動作要求フラグＦｕｐが値１のときには、昇圧動作が要求されていると判断し、昇圧コンバータ４０の指令デューティＤ＊とトランジスタＴ３２の遅延時間Ｔｏｆｆ２とに基づいて三角波が増加する際の昇圧コンバータ４０の制御用デューティＤｎｕｐ＊を設定すると共に（ステップＳ２３０）、昇圧コンバータ４０の指令デューティＤ＊とトランジスタＴ３２の遅延時間Ｔｏｎ２とに基づいて三角波が減少する際の昇圧コンバータ４０の制御用デューティＤｎｄｎ＊を設定する（ステップＳ２４０）。制御用デューティＤｎｕｐ＊，Ｄｎｄｎ＊の設定方法の詳細については後述する。

そして、制御用デューティＤｎｕｐ＊，Ｄｎｄｎ＊と三角波との比較によりトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号を生成して（ステップＳ２５０）、本ルーチンを終了する。トランジスタＴ３２のＰＷＭ信号の生成では、三角波の増加時には、三角波が制御用デューティＤｎｕｐ＊以上に至るとオン信号からオフ信号に変更し、三角波の減少時には、三角波が制御用デューティＤｎｄｎ＊未満に至るとオフ信号からオン信号に変更する。こうしてトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号を生成すると、生成したトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号をトランジスタＴ３２に出力することにより、トランジスタＴ３２のスイッチング制御を行なう。なお、実施例では、昇圧動作が要求されているときには、トランジスタＴ３１についてはオフで保持するものとした。

ここで、制御用デューティＤｎｕｐ＊，Ｄｎｄｎ＊の設定方法の詳細について説明する。制御用デューティＤｎｕｐ＊については、三角波の増加時には、三角波が指令デューティＤ＊以上に至るとトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号をオン信号からオフ信号に変更するものに比して、遅延時間Ｔｏｆｆ２だけ早いタイミングでトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号がオン信号からオフ信号に変更されるように設定するものとした。制御用デューティＤｎｄｎ＊については、三角波の減少時には、三角波が指令デューティＤ＊未満に至るとトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号をオフ信号からオン信号に変更するものに比して、遅延時間Ｔｏｎ２だけ早いタイミングでトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号がオフ信号からオン信号に変更されるように設定するものとした。

図５は、実施例および比較例の三角波、指令デューティＤ＊、制御用デューティＤｎｕｐ＊，Ｄｎｄｎ＊、トランジスタＴ３２のＰＷＭ信号、リアクトルＬの電流ＩＬの様子の一例を示す説明図である。図中、トランジスタＴ３２のＰＷＭ信号およびリアクトルＬの電流ＩＬについて、実線は実施例を示し、一点鎖線は比較例を示す。比較例では、三角波の減少時には、三角波が指令デューティＤ＊未満に至るとトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号をオフ信号からオン信号に変更し、三角波の増加時には、三角波が指令デューティＤ＊以上に至るとトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号をオン信号からオフ信号に変更するものとした。

比較例の場合、図５の一点鎖線に示すように、トランジスタＴ３２のＰＷＭ信号がオフ、オン、オフと変化しているにも拘わらずに、リアクトル電流ＩＬが閾値ＩＬｒｅｆ以上に至らない、即ち、トランジスタＴ３２がオフで保持される。これに対して、実施例の場合、図５の実線に示すように、トランジスタＴ３２のＰＷＭ信号がオフ、オン、オフと変化するのに応じてリアクトル電流ＩＬが閾値ＩＬｒｅｆ以上に至ってからＩＬｒｅｆ未満に至り、トランジスタＴ３２がオフ、オン、オフと変化する。詳細には、実施例の場合、比較例でトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号のオンオフが切り替わるタイミングで、リアクトル電流ＩＬが閾値ＩＬｒｅｆを跨ぐ、即ち、トランジスタＴ３２のオンオフが切り替わる。これにより、昇圧動作をより適切に行なうことができる。また、図５から、実施例では、比較例に比して、指令デューティＤ＊の許容範囲（上下限デューティＤｍａｘ，Ｄｍｉｎの範囲）を拡大したり、キャリア周波数（三角波の周波数）の許容上限を大きくしたりしても昇圧動作を適切に行なえると考えられる。

ステップＳ２２０で昇圧動作要求フラグＦｕｐが値０のときには、降圧動作が要求されていると判断し、昇圧コンバータ４０の指令デューティＤ＊とトランジスタＴ３１の遅延時間Ｔｏｎ１とに基づいて三角波が増加する際の昇圧コンバータ４０の制御用デューティＤｐｕｐ＊を設定すると共に（ステップＳ２６０）、昇圧コンバータ４０の指令デューティＤ＊とトランジスタＴ３１の遅延時間Ｔｏｆｆ１とに基づいて三角波が減少する際の昇圧コンバータ４０の制御用デューティＤｐｄｎ＊を設定する（ステップＳ２７０）。制御用デューティＤｐｕｐ＊，Ｄｐｄｎ＊の設定方法の詳細については後述する。

そして、制御用デューティＤｐｕｐ＊，Ｄｐｄｎ＊と三角波との比較によりトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号を生成して（ステップＳ２８０）、本ルーチンを終了する。トランジスタＴ３１のＰＷＭ信号の生成では、三角波の増加時には、三角波が制御用デューティＤｐｕｐ＊以上に至るとオフ信号からオン信号に変更し、三角波の減少時には、三角波が制御用デューティＤｐｄｎ＊未満に至るとオン信号からオフ信号に変更する。こうしてトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号を生成すると、生成したトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号をトランジスタＴ３１に出力することにより、トランジスタＴ３１のスイッチング制御を行なう。なお、実施例では、降圧動作が要求されているときには、トランジスタＴ３２についてはオフで保持するものとした。

ここで、制御用デューティＤｐｕｐ＊，Ｄｐｄｎ＊の設定方法の詳細について説明する。制御用デューティＤｐｕｐ＊については、三角波の増加時には、三角波が指令デューティＤ＊以上に至るとトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号をオフ信号からオン信号に変更するものに比して、遅延時間Ｔｏｎ１だけ早いタイミングでトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号がオフ信号からオン信号に変更されるように設定するものとした。制御用デューティＤｐｄｎ＊については、三角波の減少時には、三角波が指令デューティＤ＊未満に至るとトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号をオン信号からオフ信号に変更するものに比して、遅延時間Ｔｏｆｆ１だけ早いタイミングでトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号がオン信号からオフ信号に変更されるように設定するものとした。

こうした処理により、トランジスタＴ３２についてのスイッチング制御（図５参照）と同様の効果を奏する。具体的には、図５と同様の比較例に比して、降圧動作をより適切に行なうことができる。また、比較例に比して、指令デューティＤ＊の許容範囲（上下限デューティＤｍａｘ，Ｄｍｉｎの範囲）を拡大したり、キャリア周波数（三角波の周波数）の許容上限を大きくしたりしても降圧動作を適切に行なえると考えられる。

以上説明した実施例の駆動装置２０では、各学習対象温度Ｔｃｎｖ＊での昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２のターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２およびターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１，Ｔｏｆｆ２を学習してフラッシュメモリ５４に記憶する。そして、昇圧コンバータ４０の制御において、昇圧動作が要求されているときには、昇圧コンバータ４０の指令デューティＤ＊とトランジスタＴ３２の遅延時間Ｔｏｆｆ２，Ｔｏｎ２とに基づいて昇圧コンバータ４０の制御用デューティＤｎｕｐ＊，Ｄｕｄｎ＊を設定し、設定した制御用デューティＤｎｕｐ＊，Ｄｕｄｎ＊と三角波との比較によりトランジスタＴ３２のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ３２のスイッチング制御を行なう。また、降圧動作が要求されているときには、昇圧コンバータ４０の指令デューティＤ＊とトランジスタＴ３１の遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｆｆ１とに基づいて昇圧コンバータ４０の制御用デューティＤｐｕｐ＊，Ｄｐｄｎ＊を設定し、設定した制御用デューティＤｐｕｐ＊，Ｄｐｄｎ＊と三角波との比較によりトランジスタＴ３１のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ３１のスイッチング制御を行なう。これにより、トランジスタＴ３１，Ｔ３２のスイッチング制御の遅延補償をより簡易に行なうことができる。

実施例の駆動装置２０では、昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ３１，Ｔ３２をターンオン（オフからオン）する際の遅延時間Ｔｏｎ１，Ｔｏｎ２およびターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１，Ｔｏｆｆ２を学習する遅延学習や、昇圧コンバータ４０の制御について説明した。しかし、インバータ３４についても同様に考えることができる。インバータ３４の遅延学習は、例えば、以下のように行なうことができる。

最初に、トランジスタＴ１１〜Ｔ１４への出力をオフ信号とすると共にトランジスタＴ１５，Ｔ１６への出力をオン信号とし、その状態からトランジスタＴ１１への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからからＵ相の電流Ｉｕの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１１をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１１として学習する。続いて、トランジスタＴ１１への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからからＵ相の電流Ｉｕの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１１をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１１として学習する。

そして、トランジスタＴ１１，Ｔ１４〜Ｔ１６への出力をオフ信号とすると共にトランジスタＴ１２，Ｔ１３への出力をオン信号とし、その状態からトランジスタＴ１４への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからからＵ相の電流Ｉｕの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１４をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１４として学習する。続いて、トランジスタＴ１４への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからからＵ相の電流Ｉｕの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１４をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１４として学習する。

そして、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３，Ｔ１５への出力をオフ信号とすると共にトランジスタＴ１４，Ｔ１６への出力をオン信号とし、その状態からトランジスタＴ１２への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからからＶ相の電流Ｉｖの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１２をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１２として学習する。続いて、トランジスタＴ１２への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからからＶ相の電流Ｉｖの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１２をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１２として学習する。

そして、トランジスタＴ１２，Ｔ１４〜Ｔ１６への出力をオフ信号とすると共にトランジスタＴ１１，Ｔ１３への出力をオン信号とし、その状態からトランジスタＴ１５への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからからＶ相の電流Ｉｖの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１５をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１５として学習する。続いて、トランジスタＴ１５への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからからＶ相の電流Ｉｖの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１５をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１５として学習する。

そして、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３，Ｔ１６への出力をオフ信号とすると共にトランジスタＴ１４，Ｔ１５への出力をオン信号とし、その状態からトランジスタＴ１３への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからからＷ相の電流Ｉｗの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１３をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１３として学習する。続いて、トランジスタＴ１３への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからからＷ相の電流Ｉｗの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１３をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１３として学習する。

そして、トランジスタＴ１３，Ｔ１４〜Ｔ１６への出力をオフ信号とすると共にトランジスタＴ１１，Ｔ１２への出力をオン信号とし、その状態からトランジスタＴ１６への出力をオフ信号からオン信号に変更し、その変更タイミングからからＷ相の電流Ｉｗの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ以上に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１６をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１６として学習する。続いて、トランジスタＴ１６への出力をオン信号からオフ信号に変更し、その変更タイミングからからＷ相の電流Ｉｗの絶対値が閾値Ｉｍｒｅｆ未満に至るまでの時間をタイマ５５により計時し、計時した時間を学習対象温度Ｔｃｎｖ＊でトランジスタＴ１６をターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１６として学習する。なお、遅延時間を学習する順序は、この順序に限定されるものではなく、適宜設定可能である。

次に、インバータ３４の制御について説明する。インバータ３４の制御は以下のように行なうことができる。最初に、モータ３２の電気角θｅを用いて各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）すると共に、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。続いて、ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑおよび電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定し、モータ３２の電気角θｅを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）する。そして、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて三角波の半波（極小から極大に向かって増加する区間、極大から極小に向かって減少する区間をそれぞれ半波とする）単位の指令デューティＤｕ１＊，Ｄｖ１＊，Ｄｗ１＊を生成し、指令デューティＤｕ１＊，Ｄｖ１＊，Ｄｗ１＊に対して、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６をターンオンする際の遅延時間Ｔｏｎ１１〜Ｔｏｎ１６およびターンオフする際の遅延時間Ｔｏｆｆ１１〜Ｔｏｆｆ１６を考慮した補正処理を施して制御用デューティＤｕ２＊，Ｄｖ２＊，Ｄｗ２＊を設定する。制御用デューティＤｕ２＊，Ｄｖ＊，Ｄｗ２＊の設定は、図３のステップＳ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２６０，Ｓ２７０の処理と同様に行なうことができる。そして、制御用デューティＤｕ２＊，Ｄｖ＊，Ｄｗ２＊と三角波との比較によりトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御を行なう。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、昇圧コンバータ４０が「電力変換部」に相当し、電子制御ユニット５０が「制御部」に相当する。

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

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

本発明は、電力変換装置の製造産業などに利用可能である。

２０ 駆動装置、２６ 駆動軸、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３２ｕ，３２ｖ，３２ｗ 電流センサ、３４ インバータ、３４ｔ 温度センサ、３６ バッテリ、３６ａ 電圧センサ、３６ｂ 電流センサ、４０ 昇圧コンバータ、４０ａ 電流センサ、４０ｔ 温度センサ、４２ 高電圧側電力ライン、４４ 低電圧側電力ライン、４６，４８ コンデンサ、４６ａ，４８ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５１ ＣＰＵ、５２ ＲＯＭ、５３ ＲＡＭ、５４ フラッシュメモリ、５５ タイマ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６，Ｄ３１，Ｄ３２ ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６，Ｔ３１，Ｔ３２ トランジスタ。

Claims (1)

1. スイッチング素子のスイッチングにより電力変換を行なう電力変換部と、
   前記スイッチング素子のスイッチング制御を行なう制御部と、
   を備える電力変換装置であって、
   前記制御部は、
   前記電力変換部の各温度について前記スイッチング素子をターンオンする際およびターンオフする際の遅延時間を学習し、
   基本指令に対して前記遅延時間を用いた補正処理を施して制御用指令を設定し、前記制御用指令に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング制御を行なう、
   電力変換装置。

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