JP6164146B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置に関し、特に電池からの電圧を昇圧するコンバータを制御する制御装置に関する。

従来、電池からの電圧を昇圧し電気負荷装置に出力するコンバータを制御する制御装置が知られている。例えば特許文献１に記載の制御装置では、コンバータの２つのスイッチング素子のスイッチング作動を制御することにより、コンバータから電気負荷装置に対し出力される電圧であるシステム電圧を制御している。

特開２０１１−２２３７０１号公報

特許文献１の制御装置では、コンバータのリアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を検出し、検出したリアクトル電流に基づき、システム電圧を推定している。また、推定したシステム電圧に基づき、スイッチング素子のデューティーを算出、設定することにより、スイッチング素子のスイッチング作動を制御している。これにより、システム電圧を検出するセンサ等の電圧検出手段を用いることなく、コンバータの制御を実現している。

ところで、スイッチング素子のスイッチング周期に相当する搬送波の周期が長い、すなわち、搬送波の周波数が低い場合、コンバータから発生するノイズが大きくなるおそれがある。そのため、ノイズを低減する場合、搬送波の周波数を高くしてコンバータを制御することが望ましい。特許文献１の制御装置では、搬送波が極大または極小の度にデューティーを算出、設定している。また、搬送波とデューティーとが交差する度にリアクトル電流を検出し、システム電圧を推定している。そのため、スイッチング素子の制御時、コンバータから発生するノイズを低減することを目的に搬送波の周波数を高く設定した場合、制御時に継続して複数回行われる「デューティーの算出、設定に関する処理」および「リアクトル電流の検出、システム電圧の推定に関する処理」の時間的間隔が短くなるおそれがある。

「デューティーの算出、設定に関する処理」および「リアクトル電流の検出、システム電圧の推定に関する処理」の時間的間隔が短くなると、優先度が低い処理の遅延または不実行を招くおそれがある。「デューティーの算出、設定に関する処理」が遅延または不実行となった場合、コンバータから出力されるシステム電圧の制御性が低下するおそれがある。また、「リアクトル電流の検出、システム電圧の推定に関する処理」が遅延または不実行となった場合、システム電圧を高精度に推定できないおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンバータから発生するノイズを低減しつつ、コンバータから出力されるシステム電圧を高精度に推定可能な制御装置を提供することにある。

本発明は、一端が電池の正極側に接続されるリアクトルと、一端がリアクトルの他端に接続し他端が電気負荷装置の正極側に接続される第１スイッチング素子と、一端がリアクトルの他端に接続し他端が電気負荷装置の負極側に接続される第２スイッチング素子と、を備え、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のスイッチング作動により電池からの電圧を昇圧し第１スイッチング素子の他端から電気負荷装置に対し出力可能なコンバータを制御する制御装置であって、リアクトル電流検出手段と入力電圧検出手段と制御部とを備えている。

リアクトル電流検出手段は、リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を検出可能である。入力電圧検出手段は、電池からコンバータのリアクトルの一端側に入力される電圧である入力電圧を検出可能である。制御部は、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のスイッチング作動を制御する。

制御部は、搬送波生成手段、デューティー算出設定手段、スイッチング手段およびシステム電圧推定手段を有している。搬送波生成手段は、搬送波を生成する。ここで、搬送波としては、例えば三角波状のものを考えることができる。

デューティー算出設定手段は、（４ａ＋２）回目（ａは０以上の整数）の搬送波の極大または極小を経た後の前記搬送波が極大または極小のとき毎に、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子のスイッチング１周期におけるオン時間の割合であるデューティーを算出し、以前に算出したデューティーを設定する。

スイッチング手段は、搬送波がデューティーより小さいとき、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子の一方をオンし第１スイッチング素子または第２スイッチング素子の他方をオフし、搬送波がデューティーより大きいとき、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子の一方をオフし第１スイッチング素子または第２スイッチング素子の他方をオンする。よって、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子のスイッチング周期は、搬送波の周期と同じになる。

システム電圧推定手段は、デューティー算出設定手段がデューティーを算出、または、デューティーを設定してから１回目の搬送波の極大または極小を経た後、搬送波とデューティーとが交差するとき、リアクトル電流検出手段により検出したリアクトル電流と、入力電圧検出手段により検出した入力電圧と、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子のオン時間およびオフ時間とに基づき、コンバータから電気負荷装置に対し出力される電圧であるシステム電圧を推定する。

上述のように、本発明では、デューティー算出設定手段は、（４ａ＋２）回目（ａは０以上の整数）の搬送波の極大または極小を経た後の搬送波が極大または極小のとき毎に、デューティーを算出し、設定する。そのため、制御部による第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のスイッチング作動の制御時、搬送波の周波数を高くしても、制御部による制御時に継続して複数回行われる「デューティー算出設定手段による処理（デューティーの算出、設定）」の時間的間隔を所定の長さ以上確保することができる。

また、システム電圧推定手段は、デューティー算出設定手段がデューティーを算出、または、デューティーを設定してから１回目の搬送波の極大または極小を経た後、搬送波とデューティーとが交差するとき、リアクトル電流および入力電圧を検出し、システム電圧を推定する。そのため、制御部による第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のスイッチング作動の制御時、搬送波の周波数を高くしても、制御部による制御時に継続して行われる「デューティー算出設定手段による処理」と「システム電圧推定手段による処理（リアクトル電流および入力電圧の検出、システム電圧の推定）」との時間的間隔を所定の長さ以上確保するとともに、制御部による制御時に継続して複数回行われる「システム電圧推定手段による処理」の時間的間隔を所定の長さ以上確保することができる。

したがって、本発明では、制御部による第１スイッチング素子および第２スイッチング素子のスイッチング作動の制御時、搬送波の周波数を高くしても、「デューティー算出設定手段による処理」および「システム電圧推定手段による処理」の遅延または不実行を招くことなく、両処理を確実に実行することができる。これにより、搬送波の周波数を高くすることでコンバータから発生するノイズを低減しつつ、コンバータから出力されるシステム電圧の制御性の低下を抑えるとともに、システム電圧を高精度に推定することができる。

本発明の第１実施形態による制御装置、これを適用した車両、および、コンバータの回路構成を示す図。 本発明の第１実施形態による制御装置の制御部の機能的構成を示すブロック図。 本発明の第１実施形態の制御装置により制御されるコンバータの作動例を示す図。 本発明の第１実施形態の制御装置によるコンバータの制御、および、システム電圧の推定に関する処理を示すフロー図。 本発明の第１実施形態の制御装置、および、制御装置により制御されるコンバータの作動例を示す図。 本発明の第２実施形態の制御装置、および、制御装置により制御されるコンバータの作動例を示す図。 本発明の第３実施形態の制御装置、および、制御装置により制御されるコンバータの作動例を示す図。

以下、本発明の複数の実施形態による制御装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による制御装置、および、これを適用した車両を図１に示す。

車両１は、電池２、回転電機１１、コンバータ２１、インバータ４０、制御装置としての電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１０等を備えている。
車両１は、例えば、動力源としての回転電機１１から出力されるトルクにより走行する電気自動車である。

回転電機１１は、車両１に搭載された電力源としての電池２の電力により力行作動しトルクを出力する電気モータであり、トルクが入力されることにより回生作動し発電し電池２に充電可能なジェネレータ（発電機）としても機能する。すなわち、回転電機１１は、所謂、モータジェネレータである。また、本実施形態では、回転電機１１は、例えば３相駆動式のブラシレスモータである。

回転電機１１は、電池２からコンバータ２１およびインバータ４０を経由して供給される電力により力行作動し、図示しない車輪を回転駆動可能である。これにより、車両１が走行する。また、回転電機１１は、車両１の制動時には発電機として機能し、車輪からのトルクにより回転されることにより回生作動し発電し、発電した電力をインバータ４０およびコンバータ２１を経由して電池２に充電する。

図１に示すように、コンバータ２１は、リアクトル２３、第１スイッチング素子としてのスイッチング素子３１、第２スイッチング素子としてのスイッチング素子３２、整流素子３３、３４を有している。
リアクトル２３は、一端が電池２の正極側に接続するよう設けられている。スイッチング素子３１、３２は、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子３１のエミッタは、スイッチング素子３２のコレクタに接続されている。スイッチング素子３１とスイッチング素子３２との接続点にリアクトル２３の他端が接続している。スイッチング素子３１のコレクタは、インバータ４０の正極側に接続している。スイッチング素子３２のエミッタは、インバータ４０の負極側に接続している。ここで、インバータ４０は、特許請求の範囲における「電気負荷装置」に対応する。
スイッチング素子３１、３２のゲートには、後述する制御部８０からの信号線が接続される。

整流素子３３は、例えばダイオードであり、アノード側がスイッチング素子３１のエミッタ側に接続し、カソード側がスイッチング素子３１のコレクタに接続している。整流素子３４は、例えばダイオードであり、アノード側がスイッチング素子３２のエミッタ側に接続し、カソード側がスイッチング素子３２のコレクタに接続している。

本実施形態では、コンバータ２１の電池２側にコンデンサ２４、コンバータ２１のインバータ４０側にコンデンサ２５が設けられている。コンデンサ２４は、一端が電池２の正極側に接続し、他端が電池２の負極側に接続している。コンデンサ２５は、一端がスイッチング素子３１のコレクタ側に接続し、他端がスイッチング素子３２のエミッタ側に接続している。コンデンサ２４は、電池２からコンバータ２１に入力される電圧のサージを抑制可能である。コンデンサ２５は、コンバータ２１から出力される電圧を安定にすることができる。

コンバータ２１は、スイッチング素子３１、３２のスイッチング作動により、電池２からの電圧を昇圧してインバータ４０の正極側に出力することができる。また、コンバータ２１は、インバータ４０側からの電圧を降圧して電池２側に出力することができる。このように、コンバータ２１は、電圧を昇圧および降圧する機能を有している。
本実施形態では、コンバータ２１は、主に昇圧回路として機能し、電池２からの電圧を昇圧してインバータ４０を経由して回転電機１１に出力する。

インバータ４０は、スイッチング素子４１〜４６、および、整流素子５１〜５６を有している。スイッチング素子４１〜４６は、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子４１〜４３とスイッチング素子４４〜４６とは、それぞれのエミッタとコレクタとが接続するようにしてスイッチング素子対を構成している。ここで、スイッチング素子４１〜４３のコレクタは、電池２の正極側、すなわち、コンバータ２１のスイッチング素子３１のコレクタ側に接続している。スイッチング素子４４〜４６のエミッタは、電池２の負極側、すなわち、コンバータ２１のスイッチング素子３２のエミッタ側に接続している。
スイッチング素子４１〜４６のゲートには、後述する制御部８０からの信号線が接続される。

スイッチング素子４１とスイッチング素子４４との接続点は、回転電機１１のＵ相の巻線に接続している。スイッチング素子４２とスイッチング素子４５との接続点は、回転電機１１のＶ相の巻線に接続している。スイッチング素子４３とスイッチング素子４６との接続点は、回転電機１１のＷ相の巻線に接続している。

整流素子５１〜５６は、例えばダイオードであり、それぞれのアノード側がスイッチング素子４１〜４６のエミッタ側に接続し、それぞれのカソード側がスイッチング素子４１〜４６のコレクタ側に接続するよう設けられている。

インバータ４０は、スイッチング素子４１〜４６のスイッチング作動により、コンバータ２１側からの電流を交流に変換して回転電機１１に出力することができる。また、インバータ４０は、スイッチング素子４１〜４６のスイッチング作動により、回転電機１１側からの電流を直流に変換してコンバータ２１に出力することができる。

ＥＣＵ１０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、時間計測手段としてのタイマ、入出力手段としてのＩ／Ｏ等を有する小型のコンピュータであり、車両１の各部に設けられたセンサ類からの信号等に基づき、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い演算を行い、車両１の装置および機器の作動を制御することにより、車両１を統合的に制御する。

ＥＣＵ１０は、制御部８０を有している。図２に示すように、制御部８０は、概念的な機能部として、電圧指令演算部８１、Ｄｕｔｙ指令演算部８２、キャリア信号生成部８３、駆動信号生成部８４、Ｖｓｙｓ推定演算部８５等を有している。

本実施形態では、電池２（コンデンサ２４）とコンバータ２１のリアクトル２３との間、すなわち、リアクトル２３の一端にリアクトル電流センサ６１が設けられている。リアクトル電流センサ６１は、リアクトル２３を流れる電流であるリアクトル電流ＩＬを検出し、検出したリアクトル電流ＩＬに相関する信号を制御部８０に出力する。これにより、制御部８０は、リアクトル電流ＩＬを検出することができる。ここで、リアクトル電流センサ６１は、特許請求の範囲における「リアクトル電流検出手段」に対応している。

また、本実施形態では、電池２（コンデンサ２４）とコンバータ２１との間に抵抗６２、６３が設けられている。抵抗６２は、一端がコンデンサ２４の一端とリアクトル２３の一端との間に接続している。抵抗６３は、一端が抵抗６２の他端に接続し、他端がコンデンサ２４の他端とスイッチング素子３２のエミッタ側との間に接続するよう設けられている。

制御部８０は、抵抗６２と抵抗６３との間に接続している。これにより、制御部８０は、リアクトル２３の一端側の電圧（リアクトル２３の一端側とスイッチング素子３２のエミッタ側との電位差）、すなわち、電池２からコンバータ２１のリアクトル２３の一端側に入力される電圧である入力電圧Ｖｉｎを検出することができる。ここで、抵抗６２、６３は、特許請求の範囲における「入力電圧検出手段」に対応している。

また、本実施形態では、コンバータ２１（コンデンサ２５）とインバータ４０との間に抵抗６４、６５が設けられている。抵抗６４は、一端がコンデンサ２５の一端とインバータ４０の正極側との間に接続している。抵抗６５は、一端が抵抗６４の他端に接続し、他端がコンデンサ２５の他端とインバータ４０の負極側との間に接続するよう設けられている。

制御部８０は、抵抗６４と抵抗６５との間に接続している。これにより、制御部８０は、インバータ４０の正極側と負極側との電位差、すなわち、コンバータ２１からインバータ４０の正極側（回転電機１１）に出力される電圧（出力電圧）であるシステム電圧Ｖｓｙｓを検出することができる。ここで、抵抗６４、６５は、特許請求の範囲における「システム電圧検出手段」に対応している。
また、制御部８０は、図示しない回転センサからの信号により、回転電機１１の回転数Ｎを検出することができる。

電圧指令演算部８１は、回転電機１１の回転数Ｎおよび指令トルクＴｒｑ^*に基づき、現在の回転数Ｎにおいて指令トルクＴｒｑ^*を実現するために必要なシステム電圧である必要システム電圧（要求システム電圧）を算出する。そして、算出した必要システム電圧に基づき、システム電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を演算する。

Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、「電圧指令演算部８１により演算したシステム電圧指令値Ｖｓｙｓ^*」と「システム電圧検出手段（抵抗６４、６５）により検出したシステム電圧値Ｖｓｙｓ」との偏差が収束するようフィードバック制御し、デューティーＤｕｔｙ（％）を算出、設定し、デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*を演算する。ここで、デューティーＤｕｔｙは、スイッチング素子３１のスイッチング１周期におけるオン時間の割合であり、
Ｄｕｔｙ＝（Ｖｉｎ／Ｖｓｙｓ）×１００ ・・・式１
である。デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*は、デューティーＤｕｔｙを実現するための指令値であり、例えば、Ｄｕｔｙ^*＝Ｄｕｔｙ／１００である。ここで、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、特許請求の範囲における「デューティー算出設定手段」に対応している。

キャリア信号生成部８３は、搬送波としてのキャリア信号ＣＲを生成し、駆動信号生成部８４に出力する。キャリア信号ＣＲは、例えば三角波状の信号である。ここで、キャリア信号生成部８３は、特許請求の範囲における「搬送波生成手段」に対応している。

駆動信号生成部８４は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２により演算したデューティー指令値Ｄｕｔｙ^*（デューティーＤｕｔｙ）とキャリア信号生成部８３により生成したキャリア信号ＣＲとを大小比較し、その比較結果に応じてゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２を生成する。ゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２は、それぞれ、スイッチング素子３１、３２のゲートに入力される信号であり、オンのとき、スイッチング素子３１、３２がオン作動し、オフのとき、スイッチング素子３１、３２がオフ作動する。

駆動信号生成部８４は、例えば、キャリア信号ＣＲがデューティー指令値Ｄｕｔｙ^*（デューティーＤｕｔｙ）より小さい場合、ゲート信号Ｓｑ１をオン、かつ、ゲート信号Ｓｑ２をオフとし、キャリア信号ＣＲがデューティー指令値Ｄｕｔｙ^*（デューティーＤｕｔｙ）以上の場合、ゲート信号Ｓｑ１をオフ、かつ、ゲート信号Ｓｑ２をオンとする。駆動信号生成部８４は、生成したゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２を、それぞれ、コンバータ２１のスイッチング素子３１、３２のゲートに出力する。これにより、スイッチング素子３１、３２は、ゲート信号Ｓｑ１、Ｓｑ２に応じてスイッチング作動する。このように、駆動信号生成部８４は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動を制御する。ここで、駆動信号生成部８４は、特許請求の範囲における「スイッチング手段」に対応している。

本実施形態では、スイッチング素子３１とスイッチング素子３２とが同時にオン状態になることがないよう、スイッチング素子３１またはスイッチング素子３２の一方がオフ状態になった後、他方がオン状態になるまでの待機期間であるデッドタイムＤＴが設定される（図３参照）。なお、本実施形態では、スイッチング素子３１、３２のスイッチング周期は、キャリア信号ＣＲの周期（キャリア周期）と同じである。

また、本実施形態では、駆動信号生成部８４は、ゲート信号Ｓｑ１のオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆを下記式２、３に基づき演算し、Ｖｓｙｓ推定演算部８５に出力する。
Ｔｏｎ＝キャリア１周期時間×デューティー指令値Ｄｕｔｙ^* ・・・式２
Ｔｏｆｆ＝キャリア１周期時間×（１−デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*） ・・・式３

本実施形態では、上述のようにデットタイムＤＴが設定されるため、スイッチング素子３１は、オン時間ＴｏｎからデッドタイムＤＴを引いた時間、オン状態になる。また、スイッチング素子３１は、オフ時間ＴｏｆｆにデッドタイムＤＴを足した時間、オフ状態になる。

本実施形態では、デューティー算出設定手段としてのＤｕｔｙ指令演算部８２は、（４×０＋２）回目、すなわち、２回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲが極大または極小のとき毎に、次回のデューティーＤｕｔｙを算出し、前回算出したデューティーＤｕｔｙを設定する。

制御部８０（電圧指令演算部８１、Ｄｕｔｙ指令演算部８２、キャリア信号生成部８３、駆動信号生成部８４）の上記処理により、コンバータ２１のスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動が制御され、電池２からの電圧（入力電圧Ｖｉｎ）が昇圧され、昇圧された電圧（システム電圧Ｖｓｙｓ）がインバータ４０（回転電機１１）に出力される。

このとき、リアクトル２３には、図３に示すように、スイッチング素子３１、３２のスイッチング作動に応じてリアクトル電流ＩＬが流れる。ここで、リアクトル２３のインダクタンスをＬとすると、オン時間Ｔｏｎのときのリアクトル電流ＩＬの傾きｄＩＬ／ｄｔ（下降側）は、下記式４のとおりである。
ｄＩＬ／ｄｔ＝（Ｖｉｎ−Ｖｓｙｓ）／Ｌ ・・・式４
また、オフ時間Ｔｏｆｆのときのリアクトル電流ＩＬの傾きｄＩＬ／ｄｔ（上昇側）は、下記式５のとおりである。
ｄＩＬ／ｄｔ＝Ｖｉｎ／Ｌ ・・・式５
また、制御部８０は、インバータ４０のスイッチング素子４１〜４６のスイッチング作動を制御することによりインバータ４０を制御し、回転電機１１の回転を制御することができる。

Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、リアクトル電流センサ６１により検出したリアクトル電流ＩＬ、入力電圧検出手段（抵抗６２、６３）により検出した入力電圧Ｖｉｎ、および、駆動信号生成部８４で演算したゲート信号Ｓｑ１のオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆに基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

具体的には、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２が次回のデューティーＤｕｔｙを算出し、前回のデューティーＤｕｔｙを設定してから１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するとき、リアクトル電流センサ６１により検出したリアクトル電流ＩＬと、入力電圧検出手段（抵抗６２、６３）により検出した入力電圧Ｖｉｎと、オン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆとに基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

次に、制御部８０によるコンバータ２１の制御に関する処理について、図４、５に基づき説明する。
図４に示す一連の処理Ｓ１００は、例えば車両１のイグニッションスイッチがオンになると開始される。Ｓ１００は、Ｖｓｙｓ推定演算部８５によるシステム電圧Ｖｓｙｓの推定に関する処理を含む。図５は、制御部８０がＳ１００を実行するときのＥＣＵ１０およびコンバータ２１の作動例を示すものである。また、本実施形態では、キャリア信号生成部８３が生成するキャリア信号ＣＲ（搬送波）の周波数は、所定値以上に設定されている。

Ｓ１０１では、制御部８０（Ｖｓｙｓ推定演算部８５）は、デューティーＤｕｔｙとキャリア信号ＣＲとの大小比較において、極小を経たキャリア信号ＣＲが上りに転じた後に行う割込み処理（Ｓ１０２）の待機をする。この待機の期間は、具体的には、図５に示す時刻ｔ０〜３の期間である。
Ｓ１０１の後、処理はＳ１０２に移行する。

Ｓ１０２では、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、リアクトル電流センサ６１により検出したリアクトル電流ＩＬに対応する電流値、および、入力電圧検出手段（抵抗６２、６３）により検出した入力電圧Ｖｉｎに対応する電圧値を取得する。すなわち、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎを検出する。この検出処理は、具体的には、図５に示す時刻ｔ３のとき、すなわち、極大に向かうキャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するときに行われる。

また、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、検出したリアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎ等に基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。Ｖｓｙｓ推定演算部８５によるシステム電圧Ｖｓｙｓの推定については、後に詳述する。
Ｓ１０２の後、処理はＳ１０３に移行する。

Ｓ１０３では、制御部８０（Ｄｕｔｙ指令演算部８２）は、デューティーＤｕｔｙとキャリア信号ＣＲとの大小比較において、キャリア信号ＣＲが極小になったときに行う割込み処理（Ｓ１０４、Ｓ１０５）の待機をする。この待機の期間は、具体的には、図５に示す時刻ｔ３〜６の期間である。
Ｓ１０３の後、処理はＳ１０４に移行する。

Ｓ１０４では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、次回（今回のＳ１００のＳ１１０で）設定するデューティーＤｕｔｙを算出する。この算出処理は、具体的には、図５に示す時刻ｔ６のとき、すなわち、キャリア信号ＣＲが極小になったときに行われる。
Ｓ１０４の後、処理はＳ１０５に移行する。

Ｓ１０５では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、前回のＳ１００のＳ１０９（後述）で算出したデューティーＤｕｔｙを設定する。この設定処理は、具体的には、図５に示す時刻ｔ６のとき、すなわち、キャリア信号ＣＲが極小になったときに行われる。つまり、Ｓ１０５は、実質的にはＳ１０４と同時に行われる。
Ｓ１０５の後、処理はＳ１０６に移行する。

Ｓ１０６では、制御部８０（Ｖｓｙｓ推定演算部８５）は、デューティーＤｕｔｙとキャリア信号ＣＲとの大小比較において、極大を経たキャリア信号ＣＲが下りに転じた後に行う割込み処理（Ｓ１０７）の待機をする。この待機の期間は、具体的には、図５に示す時刻ｔ６〜９の期間である。
Ｓ１０６の後、処理はＳ１０７に移行する。

Ｓ１０７では、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、リアクトル電流センサ６１により検出したリアクトル電流ＩＬに対応する電流値、および、入力電圧検出手段（抵抗６２、６３）により検出した入力電圧Ｖｉｎに対応する電圧値を取得する。すなわち、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎを検出する。この検出処理は、具体的には、図５に示す時刻ｔ９のとき、すなわち、極小に向かうキャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するときに行われる。
また、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、検出したリアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎ等に基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。
Ｓ１０７の後、処理はＳ１０８に移行する。

Ｓ１０８では、制御部８０（Ｄｕｔｙ指令演算部８２）は、デューティーＤｕｔｙとキャリア信号ＣＲとの大小比較において、キャリア信号ＣＲが極大になったときに行う割込み処理（Ｓ１０９、Ｓ１１０）の待機をする。この待機の期間は、具体的には、図５に示す時刻ｔ９〜１２の期間である。
Ｓ１０８の後、処理はＳ１０９に移行する。

Ｓ１０９では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、次回（次回のＳ１００のＳ１０５で）設定するデューティーＤｕｔｙを算出する。この算出処理は、具体的には、図５に示す時刻ｔ１２のとき、すなわち、キャリア信号ＣＲが極大になったときに行われる。
Ｓ１０９の後、処理はＳ１１０に移行する。

Ｓ１１０では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、前回（今回のＳ１００のＳ１０４で）算出したデューティーＤｕｔｙを設定する。この設定処理は、具体的には、図５に示す時刻ｔ１２のとき、すなわち、キャリア信号ＣＲが極大になったときに行われる。つまり、Ｓ１１０は、実質的にはＳ１０９と同時に行われる。
Ｓ１１０の後、処理は一連の処理Ｓ１００を抜ける。
Ｓ１１０の後、Ｓ１００を抜けたとき、イグニッションキーがオンの場合、制御部８０は、再びＳ１００を開始する。すなわち、Ｓ１００は、イグニッションキーがオンの間、繰り返し実行される処理である。

次に、Ｖｓｙｓ推定演算部８５によるシステム電圧Ｖｓｙｓの推定について、図５に基づき説明する。
図５に示す時刻ｔ３、ｔ７、ｔ９、ｔ１３、ｔ１５のときのリアクトル電流ＩＬの値をそれぞれ、ＩＬ１、ＩＬ１’、ＩＬ２、ＩＬ２’、ＩＬ３とし、時刻ｔ１３〜１５の期間をオン時間Ｔｏｎ、時刻ｔ７〜９の期間をオフ時間Ｔｏｆｆとすると、オン時間Ｔｏｎのとき（時刻ｔ１３〜１５の期間）のリアクトル電流ＩＬの傾きｄＩＬ／ｄｔ（下降側）は、式４に基づき、下記式６のとおりとなる。
（ＩＬ３−ＩＬ２’）／Ｔｏｎ＝（Ｖｉｎ−Ｖｓｙｓ）／Ｌ ・・・式６
また、オフ時間Ｔｏｆｆのとき（時刻ｔ７〜９の期間）のリアクトル電流ＩＬの傾きｄＩＬ／ｄｔ（上昇側）は、式５に基づき、下記式７のとおりとなる。
（ＩＬ２−ＩＬ１’）／Ｔｏｆｆ＝Ｖｉｎ／Ｌ ・・・式７

ここで、キャリア信号ＣＲ（搬送波）の周波数が高い場合、キャリア１周期は短いため、リアクトル電流ＩＬの複数の極大値は全て同一、リアクトル電流ＩＬの複数の極小値は全て同一とみなすことができる。そのため、ＩＬ１とＩＬ１’とは略同一、かつ、ＩＬ２とＩＬ２’とは略同一とみなすことができる。よって、下記式８、９が成り立つ。
ＩＬ１≒ＩＬ１’ ・・・式８
ＩＬ２≒ＩＬ２’ ・・・式９
上記式６〜９より、Ｌを消去すると、下記式１０を導くことができる。
Ｖｓｙｓ＝（１−｛（ＩＬ２−ＩＬ１）／Ｔｏｆｆ｝／｛（ＩＬ３−ＩＬ２）／Ｔｏｎ｝）×Ｖｉｎ ・・・式１０

Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、ＩＬ１、ＩＬ２、ＩＬ３、Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆに基づき、上記式１０によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。
具体的には、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、例えば、図５に示す時刻ｔ１５において、時刻ｔ３で検出したＩＬ１、時刻ｔ９で検出したＩＬ２、時刻ｔ１５で検出したＩＬ３、時刻ｔ１５で検出したＶｉｎ、オン時間Ｔｏｎ、および、オフ時間Ｔｏｆｆに基づき、上記式１０によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

なお、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２が次回のデューティーＤｕｔｙを算出し、前回のデューティーＤｕｔｙを設定して（図５に示す時刻ｔ０、ｔ６、ｔ１２、ｔ１８、ｔ２４）から１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するタイミング（図５に示す時刻ｔ３、ｔ９、ｔ１５、ｔ２１、ｔ２７）において、リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎを検出し、上記（式１０）と同様の方法によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

なお、キャリア信号ＣＲ（搬送波）の周波数が高い場合、ＩＬ３とＩＬ１およびＩＬ１’とは略同一とみなすことができる。よって、下記式１１が成り立つ。
ＩＬ３≒ＩＬ１≒ＩＬ１’ ・・・式１１
式１０と式１１とにより、下記式１２が成り立つ。
Ｖｓｙｓ＝（１−｛（ＩＬ２−ＩＬ３）／Ｔｏｆｆ｝／｛（ＩＬ３−ＩＬ２）／Ｔｏｎ｝）×Ｖｉｎ ・・・式１２

上記式１２によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する場合、時刻ｔ９で検出したＩＬ２、時刻ｔ１５で検出したＩＬ３、時刻ｔ１５で検出したＶｉｎ、オン時間Ｔｏｎ、および、オフ時間Ｔｏｆｆに基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定すればよい。

本実施形態では、制御部８０は、Ｖｓｙｓ推定演算部８５により推定したシステム電圧Ｖｓｙｓと、システム電圧検出手段（抵抗６４、６５）により検出したシステム電圧値Ｖｓｙｓとに基づき、システム電圧検出手段の異常を検出可能である。例えば、制御部８０は、Ｖｓｙｓ推定演算部８５により推定したシステム電圧Ｖｓｙｓが、システム電圧検出手段により検出したシステム電圧値Ｖｓｙｓに対し所定値以上異なる場合、システム電圧検出手段に異常が生じていると判定、すなわち、システム電圧検出手段の異常を検出する。ここで、制御部８０は、特許請求の範囲における「異常検出手段」に対応している。

また、本実施形態では、制御部８０がシステム電圧検出手段の異常を検出した場合、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、「電圧指令演算部８１により演算したシステム電圧指令値Ｖｓｙｓ^*」と「Ｖｓｙｓ推定演算部８５により推定したシステム電圧Ｖｓｙｓ」との偏差が収束するようフィードバック制御し、デューティーＤｕｔｙを算出、設定し、デューティー指令値Ｄｕｔｙ^*を演算する。これにより、システム電圧検出手段に異常が生じた場合、システム電圧検出手段を用いることなく、コンバータ２１を制御することができる。

以上説明したように、（１）本実施形態は、一端が電池２の正極側に接続されるリアクトル２３と、一端がリアクトル２３の他端に接続し他端がインバータ４０の正極側に接続されるスイッチング素子３１と、一端がリアクトル２３の他端に接続し他端がインバータ４０の負極側に接続されるスイッチング素子３２と、を備え、スイッチング素子３１、３２のスイッチング作動により電池２からの電圧を昇圧しスイッチング素子３１の他端からインバータ４０に対し出力可能なコンバータ２１を制御するＥＣＵ１０であって、リアクトル電流センサ６１と入力電圧検出手段と制御部８０とを備えている。

リアクトル電流センサ６１は、リアクトル２３を流れる電流であるリアクトル電流ＩＬを検出可能である。入力電圧検出手段は、抵抗６２、６３を有し、電池２からコンバータ２１のリアクトル２３の一端側に入力される電圧である入力電圧Ｖｉｎを検出可能である。制御部８０は、スイッチング素子３１、３２のスイッチング作動を制御する。

制御部８０は、キャリア信号生成部８３、Ｄｕｔｙ指令演算部８２、駆動信号生成部８４およびＶｓｙｓ推定演算部８５を有している。キャリア信号生成部８３は、キャリア信号ＣＲを生成する。ここで、キャリア信号ＣＲは、例えば三角波状の信号である。

Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、（４×０＋２）回目、すなわち、２回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後のキャリア信号ＣＲが極大または極小のとき毎に、スイッチング素子３１のスイッチング１周期におけるオン時間Ｔｏｎの割合であるデューティーＤｕｔｙを算出し、以前に算出したデューティーＤｕｔｙを設定する。

駆動信号生成部８４は、キャリア信号ＣＲがデューティーＤｕｔｙより小さいとき、スイッチング素子３１をオンしスイッチング素子３２をオフし、キャリア信号ＣＲがデューティーＤｕｔｙより大きいとき、スイッチング素子３１をオフしスイッチング素子３２をオンする。よって、スイッチング素子３１またはスイッチング素子３２のスイッチング周期は、キャリア信号ＣＲの周期と同じになる。

Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２がデューティーＤｕｔｙを算出、または、デューティーＤｕｔｙを設定してから１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するとき、リアクトル電流センサ６１により検出したリアクトル電流ＩＬと、入力電圧検出手段（抵抗６２、６３）により検出した入力電圧Ｖｉｎと、スイッチング素子３１のオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆとに基づき、コンバータ２１からインバータ４０に対し出力される電圧であるシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

上述のように、本実施形態では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、２回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後のキャリア信号ＣＲが極大または極小のとき毎に、デューティーＤｕｔｙを算出し、設定する。そのため、制御部８０によるスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動の制御時、キャリア信号ＣＲの周波数を高くしても、制御部８０による制御時に継続して複数回行われる「Ｄｕｔｙ指令演算部８２による処理（デューティーＤｕｔｙの算出、設定）」の時間的間隔を所定の長さ以上確保することができる。

また、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２がデューティーＤｕｔｙを算出、または、デューティーＤｕｔｙを設定してから１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するとき、リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎを検出し、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。そのため、制御部８０によるスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動の制御時、キャリア信号ＣＲの周波数を高くしても、制御部８０による制御時に継続して行われる「Ｄｕｔｙ指令演算部８２による処理」と「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理（リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎの検出、システム電圧Ｖｓｙｓの推定）」との時間的間隔を所定の長さ以上確保するとともに、制御部８０による制御時に継続して複数回行われる「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理」の時間的間隔を所定の長さ以上確保することができる。

したがって、本実施形態では、制御部８０によるスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動の制御時、キャリア信号ＣＲの周波数を高くしても、「Ｄｕｔｙ指令演算部８２による処理」および「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理」の遅延または不実行を招くことなく、両処理を確実に実行することができる。これにより、キャリア信号ＣＲの周波数を高くすることでコンバータ２１から発生するノイズを低減しつつ、コンバータ２１から出力されるシステム電圧Ｖｓｙｓの制御性の低下を抑えるとともに、システム電圧Ｖｓｙｓを高精度に推定することができる。

また、本実施形態では、Ｖｓｙｓ推定演算部８５によるリアクトル電流ＩＬの検出処理の遅延を抑制できるため、リアクトル電流ＩＬの極大値または極小値近傍の電流値を検出できる。よって、システム電圧Ｖｓｙｓを高精度に推定することができる。

また、（２）本実施形態では、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、リアクトル電流センサ６１によりリアクトル電流ＩＬを検出する前のオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆに基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。これにより、システム電圧Ｖｓｙｓをより高精度に推定することができる。

また、（４）本実施形態では、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、所定期間において、リアクトル電流ＩＬの複数の極大値は全て同一とみなし、リアクトル電流ＩＬの複数の極小値は全て同一とみなした上で、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。これにより、リアクトル電流ＩＬの検出回数を低減しつつ、システム電圧Ｖｓｙｓを推定することができる。

また、（５）本実施形態は、システム電圧Ｖｓｙｓを検出可能なシステム電圧検出手段をさらに備えている。システム電圧検出手段は、抵抗６４、６５を有している。制御部８０は、Ｖｓｙｓ推定演算部８５により推定したシステム電圧Ｖｓｙｓと、システム電圧検出手段（抵抗６４、６５）により検出したシステム電圧Ｖｓｙｓとに基づき、システム電圧検出手段の異常を検出可能な異常検出手段を有している。そのため、異常検出手段によりシステム電圧検出手段の異常を検出したとき、例えば、Ｖｓｙｓ推定演算部８５により推定したシステム電圧Ｖｓｙｓに基づきデューティーＤｕｔｙを算出、設定することができる。これにより、システム電圧検出手段（抵抗６２、６３）に異常が生じた場合、システム電圧検出手段を用いることなく、コンバータ２１を制御することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による制御装置について、図６に基づき説明する。第２実施形態は、物理的な構成は第１実施形態と同様であるものの、Ｖｓｙｓ推定演算部８５によるシステム電圧Ｖｓｙｓの推定の仕方が第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、複数のオン時間の平均、および、複数のオフ時間の平均に基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

具体的には、例えば、図６に示す時刻ｔ１３〜１５の期間をオン時間Ｔｏｎ１、時刻ｔ９〜１１の期間をオン時間Ｔｏｎ２、時刻ｔ５〜７の期間をオン時間Ｔｏｎ３、時刻ｔ１１〜１３の期間をオフ時間Ｔｏｆｆ１、時刻ｔ７〜９の期間をオフ時間Ｔｏｆｆ２、時刻ｔ３〜５の期間をオフ時間Ｔｏｆｆ３とすると、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、オン時間Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２、Ｔｏｎ３の平均をオン時間Ｔｏｎ（下記式１３参照）とし、オフ時間Ｔｏｆｆ１、Ｔｏｆｆ２、Ｔｏｆｆ３の平均をオフ時間Ｔｏｆｆ（下記式１４参照）とし、上記式１０または上記式１２によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。
Ｔｏｎ＝（Ｔｏｎ１＋Ｔｏｎ２＋Ｔｏｎ３）／３ ・・・式１３
Ｔｏｆｆ＝（Ｔｏｆｆ１＋Ｔｏｆｆ２＋Ｔｏｆｆ３）／３ ・・・式１４

以上説明したように、（３）本実施形態では、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、複数のオン時間（Ｔｏｎ１、Ｔｏｎ２、Ｔｏｎ３）の平均（Ｔｏｎ）、および、複数のオフ時間（Ｔｏｆｆ１、Ｔｏｆｆ２、Ｔｏｆｆ３）の平均（Ｔｏｆｆ）に基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。これにより、システム電圧Ｖｓｙｓをより高精度に推定することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による制御装置について、図７に基づき説明する。第３実施形態は、物理的な構成は第１実施形態と同様であるものの、Ｄｕｔｙ指令演算部８２によるデューティーＤｕｔｙの算出、設定処理のタイミング、および、Ｖｓｙｓ推定演算部８５によるシステム電圧Ｖｓｙｓの推定処理のタイミング等が第１実施形態と異なる。

第３実施形態では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、（４×１＋２）回目、すなわち、６回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲが極大または極小のとき毎に、次回のデューティーＤｕｔｙを算出し、前回算出したデューティーＤｕｔｙを設定する。

また、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２が次回のデューティーＤｕｔｙを算出し、前回のデューティーＤｕｔｙを設定してから１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するとき、リアクトル電流センサ６１により検出したリアクトル電流ＩＬと、入力電圧検出手段（抵抗６２、６３）により検出した入力電圧Ｖｉｎと、オン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆとに基づき、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

具体的には、図７に示す時刻ｔ３、ｔ７、ｔ９、ｔ１３、ｔ１５、ｔ１７のときのリアクトル電流ＩＬの値をそれぞれ、ＩＬ１、ＩＬ１’、ＩＬ２’’、ＩＬ２’、ＩＬ１’’、ＩＬ２とし、時刻ｔ１３〜１５の期間をオン時間Ｔｏｎ、時刻ｔ７〜９の期間をオフ時間Ｔｏｆｆとすると、オン時間Ｔｏｎのとき（時刻ｔ１３〜１５の期間）のリアクトル電流ＩＬの傾きｄＩＬ／ｄｔ（下降側）は、式４に基づき、下記式１５のとおりとなる。
（ＩＬ１’’−ＩＬ２’）／Ｔｏｎ＝（Ｖｉｎ−Ｖｓｙｓ）／Ｌ ・・・式１５
また、オフ時間Ｔｏｆｆのとき（時刻ｔ７〜９の期間）のリアクトル電流ＩＬの傾きｄＩＬ／ｄｔ（上昇側）は、式５に基づき、下記式１６のとおりとなる。
（ＩＬ２’’−ＩＬ１’）／Ｔｏｆｆ＝Ｖｉｎ／Ｌ ・・・式１６

ここで、キャリア信号ＣＲ（搬送波）の周波数が高い場合、キャリア１周期は短いため、リアクトル電流ＩＬの複数の極大値は全て同一、リアクトル電流ＩＬの複数の極小値は全て同一とみなすことができる。そのため、ＩＬ１とＩＬ１’とＩＬ１’’とは略同一、かつ、ＩＬ２とＩＬ２’とＩＬ２’’とは略同一とみなすことができる。よって、下記式１７、１８が成り立つ。
ＩＬ１≒ＩＬ１’≒ＩＬ１’’ ・・・式１７
ＩＬ２≒ＩＬ２’≒ＩＬ２’’ ・・・式１８
上記式１５〜１８より、Ｌを消去すると、下記式１９を導くことができる。
Ｖｓｙｓ＝（１−｛（ＩＬ２−ＩＬ１）／Ｔｏｆｆ｝／｛（ＩＬ１−ＩＬ２）／Ｔｏｎ｝）×Ｖｉｎ ・・・式１９
Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、ＩＬ１、ＩＬ２、Ｔｏｎ、Ｔｏｆｆに基づき、上記式１９によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

具体的には、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、例えば、図７に示す時刻ｔ１７において、時刻ｔ３で検出したＩＬ１、時刻ｔ１７で検出したＩＬ２、時刻ｔ１７で検出したＶｉｎ、オン時間Ｔｏｎ、および、オフ時間Ｔｏｆｆに基づき、上記式１９によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

なお、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２が次回のデューティーＤｕｔｙを算出し、前回のデューティーＤｕｔｙを設定して（図７に示す時刻ｔ０、ｔ１４、ｔ２８）から１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するタイミング（図７に示す時刻ｔ３、ｔ１７）において、リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎを検出し、上記（式１９）と同様の方法によりシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

以上説明したように、（１）本実施形態では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、（４×１＋２）回目、すなわち、６回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後のキャリア信号ＣＲが極大または極小のとき毎に、デューティーＤｕｔｙを算出し、以前に算出したデューティーＤｕｔｙを設定する。また、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２がデューティーＤｕｔｙを算出、または、デューティーＤｕｔｙを設定してから１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するとき、リアクトル電流センサ６１により検出したリアクトル電流ＩＬと、入力電圧検出手段（抵抗６２、６３）により検出した入力電圧Ｖｉｎと、スイッチング素子３１のオン時間Ｔｏｎおよびオフ時間Ｔｏｆｆとに基づき、コンバータ２１からインバータ４０に対し出力される電圧であるシステム電圧Ｖｓｙｓを推定する。

上述のように、本実施形態では、Ｄｕｔｙ指令演算部８２は、６回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後のキャリア信号ＣＲが極大または極小のとき毎に、デューティーＤｕｔｙを算出し、設定する。そのため、第１実施形態と同様、制御部８０によるスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動の制御時、キャリア信号ＣＲの周波数を高くしても、制御部８０による制御時に継続して複数回行われる「Ｄｕｔｙ指令演算部８２による処理（デューティーＤｕｔｙの算出、設定）」の時間的間隔を所定の長さ以上確保することができる。

また、Ｖｓｙｓ推定演算部８５は、Ｄｕｔｙ指令演算部８２がデューティーＤｕｔｙを算出、または、デューティーＤｕｔｙを設定してから１回目のキャリア信号ＣＲの極大または極小を経た後、キャリア信号ＣＲとデューティーＤｕｔｙとが交差するとき、リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎを検出し、システム電圧Ｖｓｙｓを推定する。そのため、第１実施形態と同様、制御部８０によるスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動の制御時、キャリア信号ＣＲの周波数を高くしても、制御部８０による制御時に継続して行われる「Ｄｕｔｙ指令演算部８２による処理」と「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理（リアクトル電流ＩＬおよび入力電圧Ｖｉｎの検出、システム電圧Ｖｓｙｓの推定）」との時間的間隔を所定の長さ以上確保するとともに、制御部８０による制御時に継続して複数回行われる「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理」の時間的間隔を所定の長さ以上確保することができる。

したがって、本実施形態では、制御部８０によるスイッチング素子３１、３２のスイッチング作動の制御時、キャリア信号ＣＲの周波数を高くしても、「Ｄｕｔｙ指令演算部８２による処理」および「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理」の遅延または不実行を招くことなく、両処理を確実に実行することができる。これにより、第１実施形態と同様、キャリア信号ＣＲの周波数を高くすることでコンバータ２１から発生するノイズを低減しつつ、コンバータ２１から出力されるシステム電圧Ｖｓｙｓの制御性の低下を抑えるとともに、システム電圧Ｖｓｙｓを高精度に推定することができる。

なお、第３実施形態は、第１実施形態と比べ、キャリア信号ＣＲの周波数が同じ場合、制御部８０による制御時に継続して複数回行われる「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理」の時間的間隔、および、「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理」の時間的間隔をより長く確保することができる。そのため、「Ｄｕｔｙ指令演算部８２による処理」および「Ｖｓｙｓ推定演算部８５による処理」をより確実に実行することができる。

（他の実施形態）
デューティー算出設定手段は、第１実施形態では（４×０＋２）回目、第３実施形態では（４×１＋２）回目の搬送波の極大または極小を経た後の搬送波が極大または極小のとき毎に、第１スイッチング素子のスイッチング１周期におけるオン時間の割合であるデューティーを算出し、以前に算出したデューティーを設定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、デューティー算出設定手段は、（４ａ＋２）回目（ａは０以上の整数）の搬送波の極大または極小を経た後の搬送波が極大または極小のとき毎に、第１スイッチング素子または第２スイッチング素子のスイッチング１周期におけるオン時間の割合であるデューティーを算出し、以前に算出したデューティーを設定することとしてもよい。

また、上述の第２実施形態では、システム電圧推定手段が、３つのオン時間の平均、および、３つのオフ時間の平均に基づき、システム電圧を推定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、システム電圧推定手段は、２つ、または、４つ以上のオン時間の平均、および、２つ、または、４つ以上のオフ時間の平均に基づき、システム電圧を推定することとしてもよい。

また、上述の実施形態では、デューティー算出設定手段が、次回のデューティーを算出（Ｓ１０４、Ｓ１０９）した後、前回算出したデューティーを設定（Ｓ１０５、Ｓ１１０）する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、デューティー算出設定手段は、前回算出したデューティーを設定（Ｓ１０５、Ｓ１１０）した後、次回のデューティーを算出（Ｓ１０４、Ｓ１０９）することとしてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、システム電圧検出手段（抵抗６４、６５）を備えない構成としてもよい。この場合、システム電圧推定手段により推定したシステム電圧に基づきデューティーを算出すれば、システム電圧検出手段を用いることなく（センサレスで）、コンバータを制御することができる。よって、コストを低減することができる。
また、本発明の他の実施形態では、コンバータの電池側およびインバータ部側にコンデンサ（２４、２５）を備えない構成としてもよい。

また、本発明の他の実施形態では、コンバータおよびインバータのスイッチング素子は、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳ−ＦＥＴやトランジスタ等、他のスイッチング素子であってもよい。
また、本発明の他の実施形態では、回転電機は、３相駆動式のブラシレスモータに限らず、３相以外の相を構成する巻線を有するブラシレスモータ、あるいは、ブラシ付きモータであってもよい。

また、本発明の他の実施形態では、インバータを備えず、コンバータから、昇圧した電圧を回転電機に対し直接出力することとしてもよい。この場合、回転電機が特許請求の範囲における「電気負荷装置」に対応する。
また、上述の実施形態では、コンバータから１つのインバータ（電気負荷装置）に対しシステム電圧を出力する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、コンバータから複数のインバータ（回転電機）に対しシステム電圧を出力することとしてもよい。

また、本発明は、動力源として内燃機関および単数または複数の回転電機を備えるハイブリッド車両等のコンバータを制御するのに用いることができる。
また、本発明の他の実施形態では、コンバータからのシステム電圧の出力対象である電気負荷装置は、インバータや回転電機に限らず、電気により作動する他の装置または機器等であってもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。

２ ・・・・電池
１０ ・・・ＥＣＵ（電子制御ユニット、制御装置）
２１ ・・・コンバータ
２３ ・・・リアクトル
３１ ・・・スイッチング素子（第１スイッチング素子）
３２ ・・・スイッチング素子（第２スイッチング素子）
４０ ・・・インバータ（電気負荷装置）
６１ ・・・リアクトル電流センサ（リアクトル電流検出手段）
６２、６３ ・・・抵抗（入力電圧検出手段）
８０ ・・・制御部
８２ ・・・Ｄｕｔｙ指令演算部（デューティー算出設定手段）
８３ ・・・キャリア信号生成部（搬送波生成手段）
８４ ・・・駆動信号生成部（スイッチング手段）
８５ ・・・Ｖｓｙｓ推定演算部（システム電圧推定手段）

Claims (5)

1. 一端が電池（２）の正極側に接続されるリアクトル（２３）と、
   一端が前記リアクトルの他端に接続し他端が電気負荷装置（４０）の正極側に接続される第１スイッチング素子（３１）と、
   一端が前記リアクトルの他端に接続し他端が前記電気負荷装置の負極側に接続される第２スイッチング素子（３２）と、を備え、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のスイッチング作動により前記電池からの電圧を昇圧し前記第１スイッチング素子の他端から前記電気負荷装置に対し出力可能なコンバータ（２１）を制御する制御装置（１０）であって、
   前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を検出可能なリアクトル電流検出手段（６１）と、
   前記電池から前記コンバータの前記リアクトルの一端側に入力される電圧である入力電圧を検出可能な入力電圧検出手段（６２、６３）と、
   前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のスイッチング作動を制御する制御部（８０）と、を備え、
   前記制御部は、
   搬送波を生成する搬送波生成手段（８３）、
   （４ａ＋２）回目（ａは０以上の整数）の前記搬送波の極大または極小を経た後の前記搬送波が極大または極小のとき毎に、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のスイッチング１周期におけるオン時間の割合であるデューティーを算出し、以前に算出した前記デューティーを設定するデューティー算出設定手段（８２）、
   前記搬送波が前記デューティーより小さいとき、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子の一方をオンし前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子の他方をオフし、前記搬送波が前記デューティーより大きいとき、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子の一方をオフし前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子の他方をオンするスイッチング手段（８４）、および、
   前記デューティー算出設定手段が前記デューティーを算出、または、前記デューティーを設定してから１回目の前記搬送波の極大または極小を経た後、前記搬送波と前記デューティーとが交差するとき、前記リアクトル電流検出手段により検出した前記リアクトル電流と、前記入力電圧検出手段により検出した前記入力電圧と、前記第１スイッチング素子または前記第２スイッチング素子のオン時間およびオフ時間とに基づき、前記コンバータから前記電気負荷装置に対し出力される電圧であるシステム電圧を推定するシステム電圧推定手段（８５）を有していることを特徴とする制御装置。
2. 前記システム電圧推定手段は、前記リアクトル電流検出手段により前記リアクトル電流を検出する前の前記オン時間および前記オフ時間に基づき、前記システム電圧を推定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記システム電圧推定手段は、複数の前記オン時間の平均、および、複数の前記オフ時間の平均に基づき、前記システム電圧を推定することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記システム電圧推定手段は、所定期間において、前記リアクトル電流の複数の極大値は全て同一とみなし、前記リアクトル電流の複数の極小値は全て同一とみなした上で、前記システム電圧を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記システム電圧を検出可能なシステム電圧検出手段（６４、６５）をさらに備え、
   前記制御部は、前記システム電圧推定手段により推定した前記システム電圧と、前記システム電圧検出手段により検出した前記システム電圧とに基づき、前記システム電圧検出手段の異常を検出可能な異常検出手段（８０）を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。

Images