JP2015050902A5

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Publication number: JP2015050902A5
Application number: JP2013183155A
Authority: JP
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2033-09-04

Description

ＳＢモードでは、特許文献４に記載されるように、出力電圧ＶＨの電圧偏差ΔＶＨ（ΔＶＨ＝ＶＨ＊−ＶＨ）を補償するように、（３）式のデューティ比Ｄｃが演算される。そして、キャリア波ＣＷとデューティ比Ｄｃとの電圧比較に基づいて、制御パルス信号ＳＤｃが生成される。制御パルス信号／ＳＤｃは、制御パルス信号ＳＤｃの反転信号である。ＳＢモードでは、直流電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）と、出力電圧ＶＨとの間のＤＣ／ＤＣ変換が、図１２に示された昇圧チョッパ回路によって実行される。

コンバータ指令生成部７００は、モード制御信号ＭＤによって指定された動作モードに応じて電圧指令値ＶＨ＊を設定する。基本的には、スイッチング制御による出力電圧制御が実行されるＰＢモード、ＳＢモード、ａＢモードおよびｂＢモードでは、電圧指令値ＶＨ＊は、最適動作電圧ＶＨ♯に従って設定される。一方、ＳＤモード、ＰＤモード、ａＤモードおよびｂＤモードでは、図３に示されるように、出力電圧ＶＨは、電圧Ｖａおよび／またはＶｂによって一意的に決まる。したがって、これらの直結モードでは、電圧指令値ＶＨ＊は、各モードでの電圧Ｖａおよび／またはＶｂに従った電圧値に設定される。

上述のように、ＰＢモードおよびａＢモードともＶＨ範囲はｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘであるので、モード切替における出力電圧ＶＨの制限は不要である。したがって、ＶＨ要件は設定されないため、ＰＢモードからａＢモードへの移行時には、ステップＳ４１０（図１７）は、無条件にＹＥＳ判定とされる。

上述のように、ＰＢモードおよびｂＢモードともＶＨ範囲はｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘである。したがって、ＰＢモードからｂＢモードへの移行時にも、ＶＨ要件は設定されず、ステップＳ４１０（図１７）は、無条件にＹＥＳ判定とされる。

ｂＢモードでは、直流電源１０ｂのみが用いられるので、電力配分比ｋ＝０となる。さらに。直流電源１０ｂの電力Ｐｂ＝ＰＬ＊となる（Ｐａ＝０）。したがって、ＰＢモードからｂＢモードへ移行する際には、直流電源１０ａ，１０ｂの電力の急激な変化を回避するために、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋ＝０となってから、ｂＢモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋとｂＢモード移行後の電力分配比（０）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。

上述のように、ＰＤモードでは、直流電源１０ａ，１０ｂ間の電力配分比ｋが、内部抵抗Ｒａ，Ｒｂに従って固定的に決まる。このときの電力配分比ｋ２は、下記（８）式で
ｋ２＝Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ） …（８）
したがって、ＰＢモードからＰＤモードへ移行する際には、ＰＢモードにおいて電力配分比ｋがｋ２と同等となってから、ＰＤモードへの切替が許可される。すなわち、電力配分要件として、ステップＳ４２０（図１７）により、現在の電力分配比ｋと、ＰＤモード移行後の電力分配比推定値（ｋ２）との差が、所定の判定値よりも小さいか否かが判定される。なお、直流電源１０ａ，１０ｂの内部抵抗Ｒａ，Ｒｂは、予め求められた温度依存特性に従って温度Ｔａ，Ｔｂの検出値に基づいて推定することができる。あるいは、直流電源１０ａ，１０ｂの使用中における電圧Ｖａ，Ｖｂおよび電流Ｉａ，Ｉｂに基づいて、（Ｖａ／Ｉａ）および（Ｖｂ／Ｉｂ）の傾きを求めることによって推定することも可能である。

電力分配比ｋがほぼ０となるまで、ステップＳ４２０（図１７）がＮＯ判定とされるので、電力配分要件の不成立によりｂＤモードへの切替は許可されない。そして、ステップＳ７００（図１７）によるモード切替処理として、電力分配比ｋが０へ近付く方向に、電力指令値Ｐａ＊が調整される。以降の制御周期において、電力指令値Ｐａ＊の変化に伴って電力分配比ｋが０にほぼ一致すると、電力配分要件はクリアされる。これにより、ステップＳ４２０がＹＥＳ判定に転ずる。

ＳＢモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ＳＢモードにおけるＶＨ範囲（（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）は、ＰＢモードでのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ，Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれる。したがって、出力電圧ＶＨについては、特に制限を設けることなく、ＰＢモードへの切替えることができる。また、ＳＢモードでは、電力分配比がｋ１（式（５））に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ＳＢモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ＳＢモードにおけるｋ１に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。ただし、電力分配比ｋは、電力Ｐａ（ＰＬ＊・ｋ）およびＰｂ（ＰＬ＊・（１−ｋ））が、それぞれＰａｍｉｎ〜ＰａｍａｘおよびＰｂｍｉｎ〜Ｐｂｍａｘの範囲内となるように設定する必要がある。

ＳＢモードからａＢモードへ移行する際には、現在の動作モードおよび移行先の動作モードの両方が「電力配分固定モード」である。そして、ＳＢモードでの電力配分比ｋ１と、ａＢモードでの電力配分比１．０とは異なるため、電力配分比ｋの調整が必要である。

ＳＤモードからａＢモードへの移行、および、ＳＤモードからｂＢモードへの移行、ＳＤモードからＰＤモードへの移行、ＳＤモードからａＤモードへの移行、および、ＳＤモードからｂＤモードへの移行は、いずれも、電力分配比ｋの変化を伴う電力固定モード同士の間での動作モード切替である。

図２５を参照して、ｂＤモードからＰＢモードへ移行する際には、ＶＨ要件、電力配分要件および電力保護要件はいずれも設定されない。図３に示されるように、ｂＤモードのＶＨ範囲（ＶＨ＝Ｖｂ）は、ＰＢモードのＶＨ範囲（ｍａｘ（Ｖａ＋Ｖｂ）〜ＶＨｍａｘ）に含まれるので、ＶＨ要件の設定は不要である。また、ｂＤモードでは、電力分配比が０に固定される一方で、ＰＢモードでは、電力指令値Ｐａ＊によって電力分配比ｋを任意に制御することができる。したがって、電力分配要件および電力保護要件についても特に設定することなく、ｂＤモードからＰＢモードへ切替えることができる。なお、ＰＢモードへの切替時における電力分配比ｋの初期値は、ｂＤモードにおける０に設定することが、円滑なモード移行の点から好ましい。

図３３は、直流電源の各動作状態における本発明の実施の形態２に従うキャリア位相制御を説明するための図表である。

状態Ｃでは、直流電源１０ａが回生状態である一方で、直流電源１０ｂは力行状態である。この状態では、電流Ｉ（Ｌ１）の下降タイミング（極大点）と、電流Ｉ（Ｌ２）の下降タイミング（極大点）とが図中のＴａで重なるような電流位相となるように、キャリア波の位相差φを調整する。これにより、Ｔａにおけるスイッチング素子Ｓ３のターンオン損失およびスイッチング素子Ｓ１のターンオフ損失を低減できる。さらに、上述のように、Ｔａ〜Ｔｂの期間におけるスイッチング素子Ｓ１の導通損失および、Ｔｃ〜Ｔａの期間におけるスイッチング素子Ｓ３の導通損失を低減することができる。

すなわち、制御パルス信号ＳＤａの立下りタイミングと制御パルス信号ＳＤｂの立上りタイミング、または、制御パルス信号ＳＤａの立上りタイミングと制御パルス信号ＳＤｂの立下りタイミングとが重なるように、キャリア波ＣＷａ，ＣＷｂの位相差φを設定することによって、図３３の状態Ａ，Ｂに示した電流位相が実現されることになる。これにより、スイッチング素子Ｓ２のターンオンとスイッチング素子Ｓ４のターンオフとが重なるように、あるいは、スイッチング素子Ｓ４のターンオンとスイッチング素子Ｓ２のターンオフとが重なるように、位相差φが設定される。

制御装置４０は、現在ＰＢモードであるとき（Ｓ４４２のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ４４３により、現在の位相差φとＳＢモードを適用できる位相φ（ＳＢ）とを比較する。上述のように、φ（ＳＢ）は、力行モード（Ｐａ＞０，Ｐｂ＞０）においては、電流Ｉ（Ｌ１）の極大点すなわち下降タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極小点すなわち上昇タイミングとが一致するような電流位相となるときの位相差に相当する。また、回生モード（Ｐａ＜０，Ｐｂ＜０）においては、φ（ＳＢ）は、電流Ｉ（Ｌ１）の極小点すなわち上昇タイミングと、電流Ｉ（Ｌ２）の極大点すなわち下降タイミングとが一致する電流位相となるときの位相差である。上述のように、φ（ＳＢ）は、デューティ比Ｄａ，Ｄｂと、電力Ｐａ，Ｐｂの正負とによって予め一意に求めることができる。

Claims

前記動作モード切替制御手段は、前記複数の動作モードのうちの前記第２の動作モードに属する１つのモードが前記現在の動作モードであり、かつ、前記移行先の動作モードが前記複数の動作モードのうちの前記第２の動作モードに属する他の１つのモードである場合には、前記現在の動作モードから前記第１の動作モードに切替えて、前記第１の動作モードにおいて前記複数の直流電源の間での電力配分を制御した後に、前記移行先の動作モードへの切替を実行する、請求項１記載の電源システム。
前記動作モード切替制御手段は、前記複数の動作モードのうちの前記第２の動作モードに属する１つのモードが前記現在の動作モードであり、かつ、前記移行先の動作モードが前記複数の動作モードのうちの前記第２の動作モードに属する他の１つのモードである場合には、前記現在の動作モードから前記第１の動作モードに切替えて、前記第１の動作モードにおいて前記第１および第２の直流電源の間での電力配分を制御した後に、前記移行先の動作モードへの切替を実行する、請求項５記載の電源システム。