JP6531751B2 - 電力システム - Google Patents
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Description
本発明は、例えば複数のコンバータと当該複数のコンバータを夫々制御する複数の制御装置とを備える電力システムの技術分野に関する。
特許文献１及び２の夫々には、電源と、負荷と、電源と負荷との間で電気的に並列に接続された複数のコンバータと、複数のコンバータを夫々制御する複数の制御装置（特許文献１では制御部に相当し、特許文献２では駆動回路に相当する）とを備える電力システムが記載されている。複数のコンバータの夫々は、上アーム及び下アームと夫々称される複数のスイッチング素子を備えている。複数のコンバータの夫々は、上アーム及び下アームを相補的にスイッチングする（つまり、交互にオンオフする）ことで、電源から出力される電圧を昇圧して負荷に出力する。
上アーム及び下アームがスイッチングされると、スイッチング損失が発生する。このスイッチング損失を低減するために、コンバータの状態が、上アームをオンに固定し且つ下アームをオフに固定する上アームオン状態に切り替えられることがある。この場合、オンに固定された上アームを介して電源と負荷との間の電気的導通が確保されると共に、上アーム及び下アームがスイッチングされることがないがゆえにスイッチング損失が低減される。但し、コンバータの状態が上アームオン状態となる場合には、コンバータは、電源から出力される電圧を昇圧することができない。このため、電源から出力される電圧を昇圧する必要がある状況では、コンバータの状態は、上アーム及び下アームを相補的にスイッチングする昇圧状態に切り替えられ、電源から出力される電圧を昇圧する必要がない状況では、コンバータの状態は、上アームオン状態に切り替えられる。
ところで、特許文献１及び２では、複数の制御装置は、複数のコンバータを夫々制御するための複数の指令信号を夫々生成している。つまり、複数の制御装置のうちの第１制御装置は、複数のコンバータのうちの第１コンバータを制御するための第１指令信号を生成し、複数の制御装置のうちの第２制御装置は、複数のコンバータのうちの第２コンバータを制御するための第２指令信号を生成している。一方で、第１の制御装置が第１及び第２指令信号の双方をまとめて生成する技術の採用が、本願発明者等によって検討されている。この場合、第１制御装置は、生成した第１指令信号に基づいて第１コンバータを制御すると共に、生成した第２指令信号を、通信回線を介して第２制御装置に送信する。第２制御装置は、第２指令信号を受信し、受信した第２指令信号に基づいて第２コンバータを制御する。
この場合、第１制御装置が第２指令信号を生成してから第２制御装置が当該生成された第２指令信号に基づいて第２コンバータを制御し始めるまでに要する時間は、第１制御装置が第１指令信号を生成してから第１制御装置が当該生成された第１指令信号に基づいて第１コンバータを制御し始めるまでに要する時間よりも長くなる。なぜならば、第２制御装置が第２指令信号に基づいて第２コンバータを制御する場合には、第１制御装置が第１指令信号に基づいて第１コンバータを制御する場合と比較して、第１制御装置が生成した第２指令信号を第１制御装置が第２制御装置に対して送信し、送信された第２指令信号を第２制御装置が受信し且つ受信した第２指令信号に基づいて第２制御装置が第２コンバータの制御を実際に開始するために必要な遅延時間が発生するからである。この遅延時間が発生する場合には、第１及び第２コンバータの双方の状態を上アームオン状態から昇圧状態へと又は昇圧状態から上アームオン状態へと切り替える際に、第１コンバータから第２コンバータへと又は第２コンバータから第１コンバータへと、意図しない大電流が流れてしまう可能性があるという技術的問題が生ずる。
具体的には、第１及び第２コンバータの双方の状態を上アームオン状態から昇圧状態へと切り替える状況を例にあげて説明する。この場合、第１制御装置は、第１及び第２コンバータの双方の状態を上アームオン状態から昇圧状態へと同時に切り替えるための第１及び第２指令信号を生成する。しかしながら、上述した遅延時間の影響により、第２指令信号に基づいて第２コンバータの状態が上アームオン状態から昇圧状態へと切り替えられるタイミングは、第１指令信号に基づいて第１コンバータの状態が上アームオン状態から昇圧状態へと切り替えられるタイミングに対して遅延する。その結果、第１コンバータの状態が昇圧状態となる一方で、第２コンバータの状態が上アームオン状態となる期間が発生する。この期間中には、第１コンバータが電源から出力される電圧を昇圧して負荷に出力しようとするものの、第２コンバータが電源から出力される電圧を昇圧することなく負荷に出力するがゆえに、結果として、負荷に出力される電圧が昇圧されない。このような状況で、第１コンバータが負荷に出力される電圧を昇圧するための動作を継続するがゆえに、第１コンバータは、相対的に大きな電流を流して負荷に出力する電圧を昇圧しようとする。しかしながら、この相対的に大きな電流は、第１コンバータから第２コンバータへと流れてしまう。その結果、第１及び第２コンバータの双方に相対的に大きな電流が流れてしまう。このため、第１及び第２コンバータの熱負荷に対する耐性が悪化する可能性がある。
尚、負荷が回生可能である（例えば、負荷が発電機である）場合には、複数のコンバータは、上アーム及び下アームを相補的にオンオフすることで、負荷が生成した電力の電圧を降圧して電源に出力する（つまり、電源を充電する）ことができる。つまり、昇圧状態にあるコンバータは、電源から出力される電圧を昇圧して負荷に出力するだけでなく、負荷から出力される電圧を降圧して電源に出力することができる。このため、コンバータが電源から出力される電圧を昇圧して負荷に出力している場合のみならず、コンバータが負荷から出力される電圧を降圧して電源に出力している場合においても、上述した技術的問題が生ずる。
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例としてあげられる。本発明は、複数のコンバータの熱負荷に対する耐性の悪化を抑制しながら、複数のコンバータの双方の状態を、上アーム及び下アームを相補的にオンオフする第１状態から上アームをオンに固定し且つ下アームをオフに固定する第２状態へと又は第２状態から第１状態へと適切に切り替えることが可能な電力システムを提供することを課題とする。
＜１＞
本発明の電力システムの一態様は、電源及び負荷のいずれか一方から出力される電圧を昇圧又は降圧して前記電源及び前記負荷のいずれか他方に出力可能な、上アーム及び下アームを備える第１コンバータと、前記電源及び前記負荷のいずれか一方から出力される電圧を昇圧又は降圧して前記電源及び前記負荷のいずれか他方に出力可能な、上アーム及び下アームを備える第２コンバータと、第１及び第２指令信号を生成し、前記第１指令信号に基づいて前記第１コンバータの前記上アーム及び前記下アームを制御し、且つ、通信回線を介して前記第２指令信号を第２制御装置に送信する第１制御装置と、前記第１制御装置が送信する前記第２指令信号を受信し、受信した前記第２指令信号に基づいて前記第２コンバータの前記上アーム及び前記下アームを制御する前記第２制御装置とを備え、前記第１制御装置は、前記上アーム及び前記下アームが相補的に且つ交互にオンオフされる第１状態にある前記第１及び第２コンバータの双方の状態を、前記上アームがオンに固定され且つ前記下アームがオフに固定される第２状態へと切り替える要求があった場合又は前記第２状態にある前記第１及び第２コンバータの双方の状態を、前記第１状態へと切り替える要求があった場合には、（ｉ）前記第２コンバータの状態が、前記第１又は第２状態から、前記上アーム及び前記下アームの双方がオフに固定される第３状態へと切り替えられ、（ｉｉ）前記第２コンバータの状態が前記第３状態へと切り替えられた後に、前記第１コンバータの状態が、前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えられ、（ｉｉｉ）前記第１コンバータの状態が前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えられた後に、前記第２コンバータの状態が、前記第３状態から前記第２又は第１状態へと切り替えられるように、前記第１及び第２指令信号を生成する。
本発明の電力システムの一態様は、電源及び負荷のいずれか一方から出力される電圧を昇圧又は降圧して前記電源及び前記負荷のいずれか他方に出力可能な、上アーム及び下アームを備える第１コンバータと、前記電源及び前記負荷のいずれか一方から出力される電圧を昇圧又は降圧して前記電源及び前記負荷のいずれか他方に出力可能な、上アーム及び下アームを備える第２コンバータと、第１及び第２指令信号を生成し、前記第１指令信号に基づいて前記第１コンバータの前記上アーム及び前記下アームを制御し、且つ、通信回線を介して前記第２指令信号を第２制御装置に送信する第１制御装置と、前記第１制御装置が送信する前記第２指令信号を受信し、受信した前記第２指令信号に基づいて前記第２コンバータの前記上アーム及び前記下アームを制御する前記第２制御装置とを備え、前記第１制御装置は、前記上アーム及び前記下アームが相補的に且つ交互にオンオフされる第１状態にある前記第１及び第２コンバータの双方の状態を、前記上アームがオンに固定され且つ前記下アームがオフに固定される第２状態へと切り替える要求があった場合又は前記第２状態にある前記第１及び第２コンバータの双方の状態を、前記第１状態へと切り替える要求があった場合には、（ｉ）前記第２コンバータの状態が、前記第１又は第２状態から、前記上アーム及び前記下アームの双方がオフに固定される第３状態へと切り替えられ、（ｉｉ）前記第２コンバータの状態が前記第３状態へと切り替えられた後に、前記第１コンバータの状態が、前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えられ、（ｉｉｉ）前記第１コンバータの状態が前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えられた後に、前記第２コンバータの状態が、前記第３状態から前記第２又は第１状態へと切り替えられるように、前記第１及び第２指令信号を生成する。
本発明の電力システムの一態様によれば、第１及び第２コンバータのいずれか一方の状態が第２状態にある状況下で、第１及び第２コンバータのいずれか他方の状態が第１状態になることはない。このため、第１及び第２コンバータの状態を切り替える際に、相対的に大きな電流が、第１及び第２コンバータのいずれか一方から第１及び第２コンバータのいずれか他方へと流れることはない。従って、本発明の電力システムの一態様は、複数のコンバータの熱負荷に対する耐性の悪化を抑制しながら、複数のコンバータの双方の状態を、第１状態から第２状態へと又は第２状態から第１状態へと適切に切り替えることができる。
＜２＞
上述した本発明の電力システムの他の態様では、前記第１制御装置は、（ｉ）前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから第１所定時間が経過するまでは、前記第１コンバータの状態を前記第１又は第２状態のまま維持することを要求する前記第１指令信号を生成し、（ｉｉ）前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから前記第１所定時間が経過した後に、前記第１コンバータの状態を、前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えることを要求する前記第１指令信号を生成し、前記第１所定時間は、前記第１制御装置が前記第２指令信号を生成してから、前記第２制御装置が当該生成された第２指令信号に基づいて前記第２コンバータの制御を開始するまでに要する遅延時間以上である。
上述した本発明の電力システムの他の態様では、前記第１制御装置は、（ｉ）前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから第１所定時間が経過するまでは、前記第１コンバータの状態を前記第１又は第２状態のまま維持することを要求する前記第１指令信号を生成し、（ｉｉ）前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから前記第１所定時間が経過した後に、前記第１コンバータの状態を、前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えることを要求する前記第１指令信号を生成し、前記第１所定時間は、前記第１制御装置が前記第２指令信号を生成してから、前記第２制御装置が当該生成された第２指令信号に基づいて前記第２コンバータの制御を開始するまでに要する遅延時間以上である。
この態様によれば、第１制御装置は、第２コンバータの状態が、第１又は第２状態から第３状態へと切り替えられた後に、第１コンバータの状態を、第１状態から第２状態へと又は第２状態から第１状態へと切り替えることが可能な第１指令信号を適切に生成することができる。
＜３＞
上述した本発明の電力システムの他の態様では、前記第１制御装置は、前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから前記第１所定時間と前記遅延時間との差分よりも長い第２所定時間が経過した後に、前記第２コンバータの状態を前記第３状態から前記第２又は第１状態へと切り替えることを要求する前記第２指令信号を生成する。
上述した本発明の電力システムの他の態様では、前記第１制御装置は、前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから前記第１所定時間と前記遅延時間との差分よりも長い第２所定時間が経過した後に、前記第２コンバータの状態を前記第３状態から前記第２又は第１状態へと切り替えることを要求する前記第２指令信号を生成する。
この態様によれば、第１制御装置は、第１コンバータの状態が、第１状態から第２状態へと又は第２状態から第１状態へと切り替えられた後に、第２コンバータの状態を、第３状態から第１又は第２状態へと切り替えることが可能な第２指令信号を適切に生成することができる。
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から更に明らかにされる。
以下、図面を参照して本発明の電力システムの実施形態について説明する。尚、以下では、本発明の電力システムの実施形態が適用された車両１について説明を進める。但し、本発明の電力システム及びその実施形態は、車両１とは異なる任意の機器に対しても適用可能である。
（１）車両１の構成
図１のブロック図を参照しながら、本実施形態の車両１の構成について説明する。図１に示すように、車両１は、「負荷」の一具体例であるモータジェネレータ１０と、電力システム３０とを備えている。尚、図１は、単一のモータジェネレータ１０を備える車両１を例示している。しかしながら、車両１は、２つ以上のモータジェネレータ１０を備えていてもよい。更には、車両１は、モータジェネレータ１０に加えて、エンジンを更に備えていてもよい。
図１のブロック図を参照しながら、本実施形態の車両１の構成について説明する。図１に示すように、車両１は、「負荷」の一具体例であるモータジェネレータ１０と、電力システム３０とを備えている。尚、図１は、単一のモータジェネレータ１０を備える車両１を例示している。しかしながら、車両１は、２つ以上のモータジェネレータ１０を備えていてもよい。更には、車両１は、モータジェネレータ１０に加えて、エンジンを更に備えていてもよい。
モータジェネレータ１０は、力行時には、電力システム３０から出力される電力を用いて駆動することで、車両１の走行に必要な駆動力を供給する電動機として機能する。モータジェネレータ１０は、回生時には、電力システム３０が備える電源３１を充電するための発電機として機能する。
電力システム３０は、力行時には、モータジェネレータ１０が電動機として機能するために必要な電力をモータジェネレータ１０に対して出力する。電力システム３０には、回生時には、発電機として機能するモータジェネレータ１０が発電する電力が、モータジェネレータ１０から入力される。
電力システム３０は、電源３１と、第１コンバータ３３と、第２コンバータ３４と、平滑コンデンサ３５と、インバータ３６と、第１制御装置３７と、第２制御装置３８とを備えている。
電源３１は、電力の入力及び出力（つまり、充電及び放電）を行うことが可能な装置である。電源３１は、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池及び燃料電池等のうちの少なくとも一つを含むバッテリを含んでいてもよい。電源３１は、リチウムイオンキャパシタ及び電気二重層コンデンサ等のうちの少なくとも一つを含むキャパシタを含んでいてもよい。
第１コンバータ３３は、第１制御装置３７の制御下で、電源３１から出力される直流電力の電圧を昇圧し、昇圧した電力を、インバータ３６を介してモータジェネレータ１０に出力可能である。第１コンバータ３３は、更に、第１制御装置３７の制御下で、モータジェネレータ１０からインバータ３６を介して出力される直流電力の電圧を降圧して電源３１に出力可能である。第２コンバータ３４は、第２制御装置３８の制御下で、電源３１から出力される直流電力の電圧を昇圧し、昇圧した電力を、インバータ３６を介してモータジェネレータ１０に出力可能である。第２コンバータ３３は、更に、第２制御装置３８の制御下で、モータジェネレータ１０からインバータ３６を介して出力される直流電力の電圧を降圧して電源３１に出力可能である。第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４は、電源３１とモータジェネレータとの間で電気的に並列に接続されている。
電圧を昇圧及び降圧する（つまり、変換する）ために、第１コンバータ３３は、「上アーム」の一具体例である上アーム素子３３１と、「下アーム」の一具体例である下アーム素子３３２と、リアクトル３３３と、ダイオード３３４と、ダイオード３３５とを備える。上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２の夫々は、トランジスタ等のスイッチング素子である。上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２の夫々は、第１制御装置３７から出力される指令信号Ｃ１＊に応じてスイッチングすることができる。つまり、上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２の夫々は、指令信号Ｃ１＊に応じて、オンからオフへ又はオフからオンへと切り替え可能である。或いは、上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２の夫々は、指令信号Ｃ１＊に応じて、オン又はオフに固定可能である。上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２は、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間において、電気的に直列に接続される。リアクトル３３３は、電源３１の正極端子と上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２の間の中間ノードＮ１との間に電気的に接続される。ダイオード３３４及び３３５は、上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２に対して夫々電気的に並列に且つ逆並列の関係を有する向きで接続される。
電力変換を行うために、第２コンバータ３４は、「上アーム」の一具体例である上アーム素子３４１と、「下アーム」の一具体例である下アーム素子３４２と、リアクトル３４３と、ダイオード３４４と、ダイオード３４５とを備える。尚、第２コンバータ３４の構成は、第１コンバータ３３の構成と同一であるため、その詳細な説明を省略する。
平滑コンデンサ３５は、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間における電圧の変動を平滑化する。以下の説明では、電源ラインＰＬと接地ラインＧＬとの間の電圧を、システム電圧ＶＨと称する。尚、電源ラインＰＬ及び接地ラインＧＬの夫々は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の夫々とインバータ３６とを接続する。
インバータ３６は、力行時には、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４から出力される直流電力を交流電力に変換する。インバータ３６は、回生時には、モータジェネレータ１０が発電した交流電力を直流電力に変換する。
第１制御装置３７は、第１コンバータ３３を制御するための指令信号Ｃ１＊及び第２コンバータ３４を制御するための指令信号Ｃ２＊の双方を生成する。第１制御装置３７は、第１制御装置３７自身が生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて第１コンバータ３３（特に、上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２）を制御する。第１制御装置３７は、第１制御装置３７自身が生成した指令信号Ｃ２＊を、第１制御装置３７と第２制御装置３８とを接続する有線又は無線の通信回線３９を介して、第２制御装置３８に送信する。
第２制御装置３８は、第１制御装置３７が送信する指令信号Ｃ２＊を受信する。第２制御装置３８は、受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４（特に、上アーム素子３４１及び下アーム素子３４２）を制御する。
本実施形態では、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態が、「第１状態」の一具体例である昇圧状態と、「第２状態」の一具体例である上アームＯＮ状態との間で切り替わるように、第１コンバータ３３を制御する。第２制御装置３８もまた、第２コンバータ３４の状態が、昇圧状態と上アームＯＮ状態との間で切り替わるように、第２コンバータ３４を制御する。
昇圧状態は、上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２が相補的に交互にスイッチングされる（つまり、オンオフされる）状態、並びに、アーム素子３４１及び下アーム素子３４２が相補的に交互にスイッチングされる状態の夫々を意味する。昇圧状態にある第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の夫々は、電源３１から出力される電力の電圧を昇圧可能であり且つモータジェネレータ１０から出力される電力の電圧を降圧可能である。
上アームＯＮ状態は、上アーム素子３３１がオンに固定され且つ下アーム素子３３２がオフに固定される状態、及び、上アーム素子３４１がオンに固定され且つ下アーム素子３４２がオフに固定される状態の夫々を意味する。上アームＯＮ状態にある第１コンバータ３３では、上アーム素子３３１及び下アーム素子３３２の夫々がスイッチングされることがないがゆえに、スイッチング損失が低減される。他方で、上アームＯＮ状態にある第１コンバータ３３は、電圧を昇圧又は降圧することができないものの、上アーム素子３３１を介して電源３１とモータジェネレータ１０との間の電気的導通自体は確保されている。上アームＯＮ状態にある第２コンバータ３４についても、同様のことが言える。
（２）第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御する動作の流れ
本実施形態では、原則として、第１コンバータ３３の状態と第２コンバータ３４の状態とが一致するように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御される。つまり、原則として、第１コンバータ３３の状態が昇圧状態である場合には第２コンバータ３４の状態もまた昇圧状態となり、且つ、第１コンバータ３３の状態が上アームＯＮ状態である場合には第２コンバータ３４の状態もまた上アームＯＮ状態となるように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御される。但し、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態が昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられる場合には、例外的に、第１コンバータ３３の状態と第２コンバータ３４の状態とが一時的に異なるように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御される。以下、図２から図４を参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御する動作について具体的に説明する。
本実施形態では、原則として、第１コンバータ３３の状態と第２コンバータ３４の状態とが一致するように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御される。つまり、原則として、第１コンバータ３３の状態が昇圧状態である場合には第２コンバータ３４の状態もまた昇圧状態となり、且つ、第１コンバータ３３の状態が上アームＯＮ状態である場合には第２コンバータ３４の状態もまた上アームＯＮ状態となるように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御される。但し、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態が昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられる場合には、例外的に、第１コンバータ３３の状態と第２コンバータ３４の状態とが一時的に異なるように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御される。以下、図２から図４を参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御する動作について具体的に説明する。
（２−１）第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御する動作の全体の流れ
まず、図２のフローチャートを参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御する動作の全体の流れについて説明する。
まず、図２のフローチャートを参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御する動作の全体の流れについて説明する。
図２に示すように、第１制御装置３７は、システム電圧ＶＨの要求値を算出する（ステップＳ１０１）。例えば、第１制御装置３７は、ユーザによるアクセルペダルの操作量やブレーキペダルの操作量や車速等に基づいて、モータジェネレータ１０の要求トルクを算出し、算出された要求トルクをモータジェネレータ１０が出力するために必要なシステム電圧ＶＨの値を、要求値として算出する。尚、典型的には、車両１が力行している場合には、要求トルクが正のトルク（つまり、車両１を走行させるトルク）となり、車両１が回生している場合には、要求トルクが負のトルク（つまり、車両１を減速させるトルク）となる。
その後、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態が、昇圧状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０２の判定の結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態が昇圧状態であると判定された場合には（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、第１制御装置３７は、ステップＳ１０１において算出されたシステム電圧ＶＨの要求値に基づいて、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える必要があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、システム電圧ＶＨの要求値が、電源３１が出力する電圧（以降、“電源電圧ＶＬ”と称する）よりも大きい場合には、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える必要がないと判定する。他方で、システム電圧ＶＨの要求値が電源電圧ＶＬと一致する場合には、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える必要があると判定する。
ステップＳ１０３の判定の結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える必要がないと判定される場合には（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３を昇圧状態にする（つまり、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態のまま維持する）ための指令信号Ｃ１＊を生成する（ステップＳ１０５）。更に、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４を昇圧状態にする（つまり、第２コンバータ３４の状態を昇圧状態のまま維持する）ための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１０５）。
その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１０５で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１０７）。更に、第１制御装置３７は、ステップＳ１０５で生成した指令信号Ｃ２＊を第２制御装置３８に送信する（ステップＳ１０７）。第２制御装置３８は、第１制御装置３７が送信した指令信号Ｃ２＊を受信し、受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２０１）。その結果、システム電圧ＶＨが当該システム電圧ＶＨの目標値ＶＨ＊（以降、“目標電圧ＶＨ＊”と称する）と一致するように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態は、昇圧状態のまま維持される。尚、目標電圧ＶＨ＊は、システム電圧ＶＨの要求値と一致するように第１制御装置３７によって設定される。
他方で、ステップＳ１０３の判定の結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える必要があると判定される場合には（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、第１制御装置３７及び第２制御装置３８は、後述する図３に示す動作を行うことで、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える。
他方で、ステップＳ１０２の判定の結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態が昇圧状態でないと判定された場合には（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態は、上アームＯＮ状態であると推定される。この場合、第１制御装置３７は、ステップＳ１０１において算出されたシステム電圧ＶＨの要求値に基づいて、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える必要があるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。具体的には、システム電圧ＶＨの要求値が電源電圧ＶＬと一致する場合には、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える必要がないと判定する。他方で、システム電圧ＶＨの要求値が電源電圧ＶＬよりも大きい場合には、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える必要があると判定する。
ステップＳ１０４の判定の結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える必要がないと判定される場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態のまま維持するための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１０５）。
その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１０５で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１０７）。更に、第２制御装置３８は、第１制御装置３７から受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２０１）。その結果、システム電圧ＶＨが目標電圧ＶＨ＊（この場合、システム電圧ＶＨの要求値と一致している電源電圧ＶＬ）と一致するように、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態は、上アームＯＮ状態のまま維持される。
他方で、ステップＳ１０４の判定の結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える必要があると判定される場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、第１制御装置３７及び第２制御装置３８は、後述する図４に示す動作を行うことで、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える。
（２−２）第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える動作の流れ
続いて、図３のフローチャートを参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える動作の流れについて説明する。
続いて、図３のフローチャートを参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える動作の流れについて説明する。
本実施形態では、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を同時に上アームＯＮ状態に切り替えるための指令信号Ｃ１及びＣ２＊を生成することに代えて、図３に示す動作を行う。その理由は、以下のとおりである。まず、指令信号Ｃ２＊が第１制御装置３７から第２制御装置３８に送信されるがゆえに、あるタイミングで第１制御装置３７が生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて第１制御装置３７が第１コンバータ３３を制御し始めるタイミングに対して、同じタイミングで第１制御装置３７が生成した指令信号Ｃ２＊に基づいて第２制御装置３８が第２コンバータ３３を制御し始めるタイミングは遅延する。なぜならば、第２制御装置３８が指令信号Ｃ２＊に基づいて第２コンバータ３４を制御する際には、第１制御装置３７が生成した指令信号Ｃ２＊を第１制御装置３７が第２制御装置３８に対して送信し、送信された指令信号Ｃ２＊を第２制御装置３８が受信し且つ受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて第２制御装置３８が第２コンバータ３４の制御を実際に開始するために必要な遅延時間ΔＴが発生するからである。このため、仮に遅延時間ΔＴを考慮することなく第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を同時に上アームＯＮ状態に切り替えるための指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊が生成された場合には、第１コンバータ３３が上アームＯＮ状態に切り替わるタイミングに対して、第２コンバータ３４が上アームＯＮ状態に切り替わるタイミングが、遅延時間ΔＴだけ遅延する。この場合、昇圧状態にある第２コンバータ３４から上アームＯＮ状態にある第１コンバータ３３へと意図しない大電流が流れてしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、このような意図しない大電流が流れることを防ぐために、図３に示す動作が行われる。
具体的には、図３に示すように、第１制御装置３７は、まず、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊を生成する（ステップＳ１１１）。更に、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上下アームＯＦＦ状態に切り替え、その後、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態のまま維持するための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１１１）。上下アームＯＦＦ状態は、上アーム素子３４１及び下アーム３４２の双方がオフに固定される（つまり、第２コンバータ３４がシャットダウンされる）状態を意味する。尚、上下アームＯＦＦ状態は、「第３状態」の一具体例である。
その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１１１で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１１２）。その結果、第１コンバータ３３の状態は、昇圧状態のまま維持される。更に、第２制御装置３８は、第１制御装置３７から受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２１１）。その結果、第２コンバータ３４の状態は、昇圧状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えられ、その後、上下アームＯＦＦ状態のまま維持する。
ステップＳ１１１で生成された指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊に基づいて第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御されている間は、第１制御装置３７は、ステップＳ１１１で生成された指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊に基づく制御が開始されてから、「第１所定時間」の一具体例である所定時間Ｔ１以上が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。つまり、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の上下アームＯＦＦ状態への切替を開始するための指令信号Ｃ２＊が生成されてから、所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。尚、所定時間Ｔ１には、遅延時間ΔＴ以上の任意の時間が設定される。
ステップＳ１１３の判定の結果、所定時間Ｔ１が経過していないと判定される場合には（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、第２コンバータ３４の状態は、未だ上下アームＯＦＦ状態に切り替えられていない（つまり、昇圧状態のままである）と推定される。なぜならば、遅延時間ΔＴが存在することに起因して、第２コンバータ３４の状態の上下アームＯＦＦ状態への切替を開始するための指令信号Ｃ２＊は、第２コンバータ３４を制御するために第２制御装置３８によって未だ使用されていない（例えば、受信されていない）可能性があるからである。この場合には、第１制御装置３７は、ステップＳ１１１で生成された指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊に基づいて第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御しながら、所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定し続ける。
他方で、ステップＳ１１３の判定の結果、所定時間Ｔ１が経過していると判定される場合には（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、第２コンバータ３４の状態は、既に上下アームＯＦＦ状態に切り替えられていると推定される。この場合、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態に切り替え、その後、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊を生成する（ステップＳ１２１）。更に、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態のまま維持するための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１２１）。
その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１２１で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１２２）。その結果、第１コンバータ３３の状態は、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられ、その後、上アームＯＮ状態のまま維持される。更に、第２制御装置３８は、第１制御装置３７から受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２２１）。その結果、第２コンバータ３４の状態は、上下アームＯＦＦ状態のまま維持される。
第１コンバータ３３の状態が上アームＯＮ状態へと切り替えられた後、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊を生成する（ステップＳ１３１）。更に、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態に切り替え、その後、第２コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態のまま維持するための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１３１）。
その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１３１で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１３２）。その結果、第１コンバータ３３の状態は、上アームＯＮ状態のまま維持される。更に、第２制御装置３８は、第１制御装置３７から受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２３１）。その結果、第２コンバータ３４の状態は、上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態に切り替えられ、その後、上アームＯＮ状態のまま維持される。
（２−３）第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える動作の流れ
続いて、図４のフローチャートを参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える動作の流れについて説明する。
続いて、図４のフローチャートを参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える動作の流れについて説明する。
本実施形態では、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を同時に昇圧状態に切り替えるための指令信号Ｃ１及びＣ２＊を生成することに代えて、図４に示す動作を行う。その理由は、既に説明したように、第１コンバータ３３が昇圧状態に切り替わるタイミングに対して、第２コンバータ３４が昇圧状態に切り替わるタイミングが遅延時間ΔＴだけ遅延するがゆえに、昇圧状態にある第１コンバータ３３から上アームＯＮ状態にある第２コンバータ３４へと意図しない大電流が流れてしまうことを防ぐためである。
具体的には、図４に示すように、第１制御装置３７は、まず、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊を生成する（ステップＳ１４１）。更に、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から上下アームＯＦＦ状態に切り替え、その後、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態のまま維持するための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１４１）。その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１４１で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１４２）。その結果、第１コンバータ３３の状態は、上アームＯＮ状態のまま維持される。更に、第２制御装置３８は、第１制御装置３７から受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２４１）。その結果、第２コンバータ３４の状態は、上アームＯＮ状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えられ、その後、上下アームＯＦＦ状態のまま維持する。
ステップＳ１４１で生成された指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊に基づいて第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４が制御されている間は、第１制御装置３７は、ステップＳ１４１で生成された指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊に基づく制御が開始されてから、所定時間Ｔ１以上が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。つまり、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の上下アームＯＦＦ状態への切替を開始するための指令信号Ｃ２＊が生成されてから、所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４３）。
ステップＳ１４３の判定の結果、所定時間Ｔ１が経過していないと判定される場合には（ステップＳ１４３：Ｎｏ）、第２コンバータ３４の状態は、未だ上下アームＯＦＦ状態に切り替えられていない（つまり、上アームＯＮ状態のままである）と推定される。この場合には、第１制御装置３７は、ステップＳ１４１で生成された指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊に基づいて第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４を制御しながら、所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定し続ける。
他方で、ステップＳ１４３の判定の結果、所定時間Ｔ１が経過していると判定される場合には（ステップＳ１４３：Ｙｅｓ）、第２コンバータ３４の状態は、既に上下アームＯＦＦ状態に切り替えられていると推定される。この場合、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態に切り替え、その後、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊を生成する（ステップＳ１５１）。更に、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態のまま維持するための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１５１）。その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１５１で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１５２）。その結果、第１コンバータ３３の状態は、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられ、その後、昇圧状態のまま維持される。更に、第２制御装置３８は、第１制御装置３７から受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２５１）。その結果、第２コンバータ３４の状態は、上下アームＯＦＦ状態のまま維持される。
第１コンバータ３３の状態が昇圧状態へと切り替えられた後、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊を生成する（ステップＳ１６１）。更に、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から昇圧状態に切り替え、その後、第２コンバータ３３の状態を昇圧状態のまま維持するための指令信号Ｃ２＊を生成する（ステップＳ１６１）。その後、第１制御装置３７は、ステップＳ１６１で生成した指令信号Ｃ１＊に基づいて、第１コンバータ３３を制御する（ステップＳ１６２）。その結果、第１コンバータ３３の状態は、昇圧状態のまま維持される。更に、第２制御装置３８は、第１制御装置３７から受信した指令信号Ｃ２＊に基づいて、第２コンバータ３４を制御する（ステップＳ２６１）。その結果、第２コンバータ３４の状態は、上下アームＯＦＦ状態から昇圧状態に切り替えられ、その後、昇圧状態のまま維持される。
（３）技術的効果の説明
続いて、本実施形態の電力システム３０の技術的効果について説明する。以下では、まず、図５及び図６を参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を同時に上アームＯＮ状態又は昇圧状態に切り替えるための指令信号Ｃ１及びＣ２＊を生成する比較例の電力システムに生ずる技術的課題を説明した上で、図７及び図８を参照しながら、本実施形態の電力システム３０の技術的効果について説明する。尚、図５から図８では、説明の便宜上、昇圧状態にある第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の夫々は、電源３１から出力される電圧を昇圧するものとする。
続いて、本実施形態の電力システム３０の技術的効果について説明する。以下では、まず、図５及び図６を参照しながら、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を同時に上アームＯＮ状態又は昇圧状態に切り替えるための指令信号Ｃ１及びＣ２＊を生成する比較例の電力システムに生ずる技術的課題を説明した上で、図７及び図８を参照しながら、本実施形態の電力システム３０の技術的効果について説明する。尚、図５から図８では、説明の便宜上、昇圧状態にある第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の夫々は、電源３１から出力される電圧を昇圧するものとする。
（３−１）比較例の電力システムに生ずる技術的課題
まず、図５は、比較例の電力システムが第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える場合における比較例の電力システムの状態の時間推移を示すタイミングチャートである。電力システムの状態には、システム電圧ＶＨの要求値、指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態、目標電圧ＶＨ＊、システム電圧ＶＨ、並びに、第１コンバータ３３を流れるコンバータ電流ＩＬ１及び第２コンバータ３４を流れるコンバータ電流ＩＬ２が含まれる。
まず、図５は、比較例の電力システムが第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える場合における比較例の電力システムの状態の時間推移を示すタイミングチャートである。電力システムの状態には、システム電圧ＶＨの要求値、指令信号Ｃ１＊及びＣ２＊、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態、目標電圧ＶＨ＊、システム電圧ＶＨ、並びに、第１コンバータ３３を流れるコンバータ電流ＩＬ１及び第２コンバータ３４を流れるコンバータ電流ＩＬ２が含まれる。
図５の１段目のグラフに示すように、時刻ｔ５１までは電源電圧ＶＬよりも大きかったシステム電圧ＶＨの要求値が、時刻ｔ５１において電源電圧ＶＬと一致するまで低下している。この場合、図５の２段目及び３段目のグラフに示すように、時刻ｔ５１において、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図５の５段目のグラフに示すように、第１コンバータ３３の状態は、時刻ｔ５１において、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる。一方で、上述した遅延時間ΔＴが生ずるがゆえに、図５の４段目のグラフに示すように、時刻ｔ５１に生成された指令信号Ｃ２＊は、時刻ｔ５１から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ５２において、第２制御装置３８に受信される。その結果、図５の６段目のグラフに示すように、第２コンバータ３４の状態は、時刻ｔ５２において、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる。従って、時刻ｔ５１から時刻ｔ５２までの第１期間は、第１コンバータ３３が上アームＯＮ状態にある一方で第２コンバータ３４が昇圧状態にある。このため、図５の７段目のグラフに示すように、第１期間中は、電源電圧ＶＬが目標電圧ＶＨ＊に設定されるものの、第２コンバータ３４は、従前の目標電圧ＶＨ＊（つまり、電源電圧ＶＬよりも高い目標電圧ＶＨ＊）に従って、電源３１から出力される電圧を昇圧し続ける。一方で、第１期間中は、第１コンバータ３３が上アームＯＮ状態にあるがゆえに、図５の８段目のグラフに示すように、システム電圧ＶＨが電源電圧ＶＬに一致するまで低下する。このため、図５の１０段目のグラフに示すように、第１期間中は、第２コンバータ３４は、相対的に大きなコンバータ電流ＩＬ２を流してモータジェネレータ１０に出力する電圧を昇圧しようとする。しかしながら、図５の９段目のグラフに示すように、このコンバータ電流ＩＬ２の少なくとも一部は、電源３１から出力される電圧を昇圧していないがゆえに相対的に大きなコンバータ電流ＩＬ１を流していない第１コンバータ３３に還流してしまう。その結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方に相対的に大きな電流（具体的には、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の熱負荷の耐性を悪化させてしまうほどに大きな電流）が流れてしまう。
続いて、図６は、比較例の電力システムが第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える場合における比較例の電力システムの状態の時間推移を示すタイミングチャートである。図６の１段目のグラフに示すように、時刻ｔ６１までは電源電圧ＶＬと一致していたシステム電圧ＶＨの要求値が、時刻ｔ６１において電源電圧ＶＬよりも大きくなっている。この場合、図６の２段目及び３段目のグラフに示すように、時刻ｔ６１において、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図６の５段目のグラフに示すように、第１コンバータ３３の状態は、時刻ｔ６１において、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられる。一方で、上述した遅延時間ΔＴが生ずるがゆえに、図６の６段目のグラフに示すように、第２コンバータ３４の状態は、時刻ｔ６１から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ６２において、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられる。従って、時刻ｔ６１から時刻ｔ６２までの第２期間は、第１コンバータ３３が昇圧状態にある一方で第２コンバータ３４が上アームＯＮ状態にある。このため、図６の７段目のグラフに示すように、第２期間中は、電源電圧ＶＬよりも高いシステム電圧ＶＨの要求値が目標電圧ＶＨ＊に設定されるものの、第２コンバータ３４が上アームＯＮ状態にあるがゆえに、図６の８段目のグラフに示すように、システム電圧ＶＨが電源電圧ＶＬに一致したまま増加しない。このため、図６の９段目のグラフに示すように、第２期間中は、第１コンバータ３３は、相対的に大きなコンバータ電流ＩＬ１を流してモータジェネレータ１０に出力する電圧を昇圧しようとする。しかしながら、図６の１０段目のグラフに示すように、このコンバータ電流ＩＬ１の少なくとも一部は、電源３１から出力される電圧を昇圧していないがゆえに相対的に大きなコンバータ電流ＩＬ２を流していない第２コンバータ３４に還流してしまう。その結果、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の双方に相対的に大きな電流が流れてしまう。
（３−２）本実施形態の電力システム３０の技術的効果
続いて、図７は、本実施形態の電力システム３０が第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える場合における本実施形態の電力システム３０の状態の時間推移を示すタイミングチャートである。図７の１段目のグラフに示すように、時刻ｔ７１までは電源電圧ＶＬよりも大きかったシステム電圧ＶＨの要求値が、時刻ｔ７１において電源電圧ＶＬと一致するまで低下している。この場合、図７の２段目及び３段目のグラフに示すように、時刻ｔ７１において、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図７の５段目のグラフに示すように、第１コンバータ３３の状態は、時刻ｔ７１以降も昇圧状態のまま維持される。更に、図７の６段目のグラフに示すように、時刻ｔ７１から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ７２において、第２コンバータ３４の状態は、昇圧状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えられる。その結果、図７の１０段目のグラフに示すように、時刻ｔ７２以降は、コンバータ電流ＩＬ２がゼロになる。その後、時刻ｔ７３において、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成された時刻ｔ７１から所定時間Ｔ１が経過すると判定される。従って、図７の２段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３において、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊が生成される。更に、図７の７段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３以降は、電源電圧ＶＬよりも大きな値に設定されていた目標電圧ＶＨ＊は、電源電圧ＶＬにまで低下するように設定される。その結果、図７の５段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３において、第１コンバータ３３の状態は、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる。その結果、図７の８段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３以降は、電源電圧ＶＬよりも大きかったシステム電圧ＶＨが、電源電圧ＶＬにまで低下する。その後、時刻ｔ７３よりも後の時刻ｔ７４において、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図７の６段目のグラフに示すように、時刻ｔ７４から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ７５において、第２コンバータ３４の状態は、上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる。このため、本実施形態の電力システム３０では、第１コンバータ３３が上アームＯＮ状態にある一方で第２コンバータ３４が昇圧状態にある第１期間は発生しない。
続いて、図７は、本実施形態の電力システム３０が第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替える場合における本実施形態の電力システム３０の状態の時間推移を示すタイミングチャートである。図７の１段目のグラフに示すように、時刻ｔ７１までは電源電圧ＶＬよりも大きかったシステム電圧ＶＨの要求値が、時刻ｔ７１において電源電圧ＶＬと一致するまで低下している。この場合、図７の２段目及び３段目のグラフに示すように、時刻ｔ７１において、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図７の５段目のグラフに示すように、第１コンバータ３３の状態は、時刻ｔ７１以降も昇圧状態のまま維持される。更に、図７の６段目のグラフに示すように、時刻ｔ７１から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ７２において、第２コンバータ３４の状態は、昇圧状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えられる。その結果、図７の１０段目のグラフに示すように、時刻ｔ７２以降は、コンバータ電流ＩＬ２がゼロになる。その後、時刻ｔ７３において、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成された時刻ｔ７１から所定時間Ｔ１が経過すると判定される。従って、図７の２段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３において、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊が生成される。更に、図７の７段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３以降は、電源電圧ＶＬよりも大きな値に設定されていた目標電圧ＶＨ＊は、電源電圧ＶＬにまで低下するように設定される。その結果、図７の５段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３において、第１コンバータ３３の状態は、昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる。その結果、図７の８段目のグラフに示すように、時刻ｔ７３以降は、電源電圧ＶＬよりも大きかったシステム電圧ＶＨが、電源電圧ＶＬにまで低下する。その後、時刻ｔ７３よりも後の時刻ｔ７４において、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図７の６段目のグラフに示すように、時刻ｔ７４から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ７５において、第２コンバータ３４の状態は、上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる。このため、本実施形態の電力システム３０では、第１コンバータ３３が上アームＯＮ状態にある一方で第２コンバータ３４が昇圧状態にある第１期間は発生しない。
続いて、図８は、本実施形態の電力システム３０が第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える場合における本実施形態の電力システム３０の状態の時間推移を示すタイミングチャートである。図８の１段目のグラフに示すように、時刻ｔ８１までは電源電圧ＶＬと一致していたシステム電圧ＶＨの要求値が、時刻ｔ８１において電源電圧ＶＬよりも大きくなっている。この場合、図８の２段目及び３段目のグラフに示すように、時刻ｔ８１において、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態のまま維持するための指令信号Ｃ１＊及び第２コンバータ３４の状態を上アームＯＮ状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図８の５段目のグラフに示すように、第１コンバータ３３の状態は、時刻ｔ８１以降も上アームＯＮ状態のまま維持される。更に、図８の６段目のグラフに示すように、時刻ｔ８１から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ８２において、第２コンバータ３４の状態は、上アームＯＮ状態から上下アームＯＦＦ状態へと切り替えられる。その結果、図８の１０段目のグラフに示すように、時刻ｔ８２以降は、コンバータ電流ＩＬ２がゼロになる。その後、時刻ｔ８３において、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成された時刻ｔ８１から所定時間Ｔ１が経過すると判定される。従って、図８の２段目のグラフに示すように、時刻ｔ８３において、第１コンバータ３３の状態を上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊が生成される。更に、図８の７段目のグラフに示すように、時刻ｔ８３以降は、電源電圧ＶＬと一致していた目標電圧ＶＨ＊は、システム電圧ＶＨの要求値にまで増加するように設定される。その結果、図８の５段目のグラフに示すように、時刻ｔ８３において、第１コンバータ３３の状態は、上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられる。その結果、図８の８段目のグラフに示すように、時刻ｔ８３以降は、電源電圧ＶＬと一致していたシステム電圧ＶＨが、システム電圧ＶＨの要求値にまで増加する。その後、時刻ｔ８３よりも後の時刻ｔ８４において、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊が生成される。その結果、図８の６段目のグラフに示すように、時刻ｔ８４から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ８５において、第２コンバータ３４の状態は、上下アームＯＦＦ状態から昇圧状態へと切り替えられる。このため、本実施形態の電力システム３０では、第１コンバータ３３が昇圧状態にある一方で第２コンバータ３４が上アームＯＮ状態にある第２期間は発生しない。
このように、本実施形態の電力システム３０では、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４のいずれか一方の状態が昇圧状態にある状況下で、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４のいずれか他方の状態が上アームＯＮ状態になることはない。このため、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替える際に、相対的に大きなコンバータ電流ＩＬ１及びＩＬ２が第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４に夫々流れることはない。従って、第１コンバータ３３及び第２コンバータ３４の熱負荷に対する耐性の悪化が適切に抑制される。
（４）変形例
上述した説明では、図７及び図８に示すように、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊を生成した後に、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊を生成している。しかしながら、図９に示すように、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊を生成する前に（図９に示す例では、時刻ｔ９４よりも前の時刻ｔ９３に）、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊を生成してもよい。この場合であっても、第１コンバータ３３の状態が昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられた後に、第２コンバータ３４の状態が上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えられる限りは、上述した技術的効果は享受可能である。
上述した説明では、図７及び図８に示すように、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊を生成した後に、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊を生成している。しかしながら、図９に示すように、第１制御装置３７は、第１コンバータ３３の状態を昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ１＊を生成する前に（図９に示す例では、時刻ｔ９４よりも前の時刻ｔ９３に）、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊を生成してもよい。この場合であっても、第１コンバータ３３の状態が昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられた後に、第２コンバータ３４の状態が上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えられる限りは、上述した技術的効果は享受可能である。
具体的には、第１制御装置３７は、第２コンバータ３４の上下アームＯＦＦ状態への切替を開始するための指令信号Ｃ２＊が生成されてから「第２所定時間」の一具体例である所定時間Ｔ２が経過した後に（図９に示す例では、時刻ｔ９１から所定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ９３において）、第２コンバータ３４の状態を上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えるための指令信号Ｃ２＊を生成する。この場合、所定時間Ｔ２には、所定時間Ｔ１と遅延時間ΔＴとの差分（つまり、所定時間Ｔ１−遅延時間ΔＴ）よりも長い任意の時間が設定される。このように所定時間Ｔ２が設定されれば、第１コンバータ３３の状態が昇圧状態から上アームＯＮ状態へと又は上アームＯＮ状態から昇圧状態へと切り替えられた後に、第２コンバータ３４の状態が上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態又は昇圧状態へと切り替えられることになる。図９に示す例では、時刻ｔ９３から遅延時間ΔＴが経過した時刻ｔ９５において第２コンバータ３４の状態が上下アームＯＦＦ状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる。この場合、時刻ｔ９５は、第１コンバータ３３の状態が昇圧状態から上アームＯＮ状態へと切り替えられる時刻ｔ９４よりも後の時刻である。なぜならば、時刻ｔ９１から時刻ｔ９５に至るまでの時間（＝Ｔ２＋ΔＴ＞Ｔ１−ΔＴ＋ΔＴ＝Ｔ１）が、時刻ｔ９１から時刻ｔ９４に至るまでの時間（＝Ｔ１）よりも長いからである。
尚、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電力システムもまた本発明の技術思想に含まれる。
１ 車両
１０ モータジェネレータ
３０ 電力システム
３１ 電源
３３ 第１コンバータ
３４ 第２コンバータ
３７ 第１制御装置
３８ 第２制御装置
１０ モータジェネレータ
３０ 電力システム
３１ 電源
３３ 第１コンバータ
３４ 第２コンバータ
３７ 第１制御装置
３８ 第２制御装置
Claims (3)
- 電源及び負荷のいずれか一方から出力される電圧を昇圧又は降圧して前記電源及び前記負荷のいずれか他方に出力可能な、上アーム及び下アームを備える第１コンバータと、
前記電源及び前記負荷のいずれか一方から出力される電圧を昇圧又は降圧して前記電源及び前記負荷のいずれか他方に出力可能な、上アーム及び下アームを備える第２コンバータと、
第１及び第２指令信号を生成し、前記第１指令信号に基づいて前記第１コンバータの前記上アーム及び前記下アームを制御し、且つ、通信回線を介して前記第２指令信号を第２制御装置に送信する第１制御装置と、
前記第１制御装置が送信する前記第２指令信号を受信し、受信した前記第２指令信号に基づいて前記第２コンバータの前記上アーム及び前記下アームを制御する前記第２制御装置と
を備え、
前記第１制御装置は、前記上アーム及び前記下アームが相補的に且つ交互にオンオフされる第１状態にある前記第１及び第２コンバータの双方の状態を、前記上アームがオンに固定され且つ前記下アームがオフに固定される第２状態へと切り替える要求があった場合、又は、前記第２状態にある前記第１及び第２コンバータの双方の状態を、前記第１状態へと切り替える要求があった場合には、（ｉ）前記第２コンバータの状態が、前記第１又は第２状態から、前記上アーム及び前記下アームの双方がオフに固定される第３状態へと切り替えられ、（ｉｉ）前記第２コンバータの状態が前記第３状態へと切り替えられた後に、前記第１コンバータの状態が、前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えられ、（ｉｉｉ）前記第１コンバータの状態が前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えられた後に、前記第２コンバータの状態が、前記第３状態から前記第２又は第１状態へと切り替えられるように、前記第１及び第２指令信号を生成する
ことを特徴とする電力システム。 - 前記第１制御装置は、（ｉ）前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから第１所定時間が経過するまでは、前記第１コンバータの状態を前記第１又は第２状態のまま維持することを要求する前記第１指令信号を生成し、（ｉｉ）前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから前記第１所定時間が経過した後に、前記第１コンバータの状態を、前記第１状態から前記第２状態へと又は前記第２状態から前記第１状態へと切り替えることを要求する前記第１指令信号を生成し、
前記第１所定時間は、前記第１制御装置が前記第２指令信号を生成してから、前記第２制御装置が当該生成された第２指令信号に基づいて前記第２コンバータの制御を開始するまでに要する遅延時間以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の電力システム。 - 前記第１制御装置は、前記第２コンバータの状態の前記第３状態への切替開始を要求する前記第２指令信号を生成してから前記第１所定時間と前記遅延時間との差分よりも長い第２所定時間が経過した後に、前記第２コンバータの状態を前記第３状態から前記第２又は第１状態へと切り替えることを要求する前記第２指令信号を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の電力システム。
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