JP2004350478A - 電圧変換システム、電圧変換方法および制御プログラム - Google Patents
電圧変換システム、電圧変換方法および制御プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】電源の状態に応じて適切に電源の電圧を変換する電圧変換システムを提供する。
【解決手段】スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と、リアクトルＬと、各スイッチング素子のスイッチングのオン期間の割合を示すデューティ比Ｄを制御する電子制御ユニット４０とを含む電圧変換システム１０において、電子制御ユニット４０が、バッテリ１１の電流が所定範囲内になるように、デューティ比Ｄを制御することで、リアクトルＬに蓄積されるバッテリ１１からの電流に基づくエネルギを変化させて、バッテリ１１の電圧を所望の出力電圧に変換する。
【選択図】 図１
【解決手段】スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４と、リアクトルＬと、各スイッチング素子のスイッチングのオン期間の割合を示すデューティ比Ｄを制御する電子制御ユニット４０とを含む電圧変換システム１０において、電子制御ユニット４０が、バッテリ１１の電流が所定範囲内になるように、デューティ比Ｄを制御することで、リアクトルＬに蓄積されるバッテリ１１からの電流に基づくエネルギを変化させて、バッテリ１１の電圧を所望の出力電圧に変換する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧変換システム、特に、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の電圧を所望の出力電圧に変換する電圧変換システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載される電圧変換システムとしては、例えば、図２（ａ）に示すような電圧変換システムが提案されている。このシステムでは、電圧変換システムの電力源としてバッテリ１が備えられ、このバッテリ１からの入力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２でＤＣ／ＤＣ変換する。そして、ＤＣ／ＤＣ変換された出力電圧をインバータ回路３で、多相交流電圧に変換する。変換された多相交流電圧を受けて、電動機４が回転駆動する。このシステムでは、バッテリからの入力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータによりＤＣ／ＤＣ変換してコンデンサ５に蓄積すると共に蓄積されたコンデンサ５を直流電源とみなして電動機４を駆動している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７５３６７公報
【特許文献２】
実開平６−６６２０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうしたシステムでは、負荷に要求される出力に相当する電力（負荷要求出力）をバッテリから取り出せるようにＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御すれば、コンデンサの蓄電電圧を安定した状態に維持できると共に電圧変換システムの安定した駆動を確保することができる。バッテリは、一般的には、負荷要求出力に相当する電力を供給可能に設計されているが、バッテリの状態によっては、例えば、気温低下によりバッテリの内部抵抗が上昇したときには、負荷要求出力に応じた電力をバッテリから出力させることができない場合も考えられる。この場合に、単純に負荷要求出力に相当する電力が負荷に供給されるようにＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御しようとすると、バッテリの内部抵抗により消費される電力が大きくなり、却って負荷に供給する電力を低下させる場合もある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、電源の状態に応じて適切に電源の電圧を所望の電圧に変換することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる電圧変換システムは、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換システムは、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【０００８】
また、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、前記所定範囲は、前記電源の起電圧と前記電源の内部抵抗とに基づき定まる範囲である。
【０００９】
さらに、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、前記所定範囲は、前記電源の起電圧：Ｖｂｏと前記電源の内部抵抗：Ｒｂとしたときに、Ｖｂｏ／２Ｒｂを上限とする範囲である。
【００１０】
本発明にかかる電圧変換システムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換システムは、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の力行電圧もしくは駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００１２】
また、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、所定範囲は、前記電源の起電圧に基づき定まる範囲である。
【００１３】
さらに、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、前記所定範囲は、前記電源の起電圧の１／２を下限とする範囲である。
【００１４】
本発明にかかる電圧変換システムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換システムは、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００１６】
また、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、所定範囲は、前記電源の起電圧：Ｖｂｏと前記駆動モータの電圧：Ｖｃとに基づき定まる範囲である。
【００１７】
さらに、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、電源の起電圧：Ｖｂｏと前記駆動モータの電圧：Ｖｃとしたときに、Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）を上限とする範囲である。
【００１８】
本発明にかかる電圧変換方法は、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換方法は、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２０】
本発明にかかる電圧変換方法の別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換方法は、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２２】
本発明にかかる電圧変換方法の別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換方法は、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２４】
本発明にかかる制御プログラムは、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記制御プログラムはコンピュータに、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２６】
本発明にかかる制御プログラムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記制御プログラムはコンピュータに、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２８】
本発明にかかる制御プログラムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記制御プログラムはコンピュータに、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施の形態（以下実施形態１という）を、図面に従って説明する。
【００３１】
図１は、実施形態１における電圧変換システム１０の構成の概略を示す構成図である。電圧変換システム１０は、電源としてのバッテリ１１と、バッテリの入力電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０からの出力電力を蓄電可能なコンデンサ１２，３２と、コンデンサ３２の蓄電電力を用いて駆動可能なモータとしての負荷３１と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００３２】
バッテリ１１は、例えば、ニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池として構成されている。
【００３３】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の構成をさらに詳しく示す。まず、バッテリ１１の正側ラインと負側ラインとに対して、ソース側とシンク側となるように２個のスイッチング素子としてのトランジスタＴ１，Ｔ２が直列接続されている。このトランジスタＴ１，Ｔ２に２個の整流回路としてのダイオードＤ１，Ｄ２が各々逆並列接続されている。また、負荷３１の正側ラインと負側ラインとに対して、ソース側とシンク側となるように２個のトランジスタＴ３，Ｔ４が直列接続されている。このトランジスタＴ３，Ｔ４に２個のダイオードＤ３，Ｄ４が各々逆並列接続されている。さらに、トランジスタＴ１，Ｔ２の接続点とトランジスタＴ３，Ｔ４の接続点とを接続点として、リアクトルＬが接続されている。
【００３４】
このように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ２０において、トランジスタＴ１，Ｔ４をオンにすると、バッテリ１１と、トランジスタＴ１と、リアクトルＬと、トランジスタＴ４とを結ぶ閉回路が形成され、バッテリ１１から流れる直流電流に応じてリアクトルＬにエネルギが蓄積される。この状態で、トランジスタＴ１，Ｔ４をオフし、トランジスタＴ２，Ｔ３をオフからオンにすると、ダイオードＤ２と、リアクトルＬと、ダイオードＤ３と、負荷３１とを結ぶ閉回路が形成され、リアクトルＬに蓄積されたエネルギは、ダイオードＤ３を介してコンデンサ３２に蓄積される。この際、コンデンサ３２の電圧はバッテリ１１の供給電圧よりも高くもできるし、低くもできる。一方、このＤＣ／ＤＣコンバータ２０でコンデンサ３２の電荷を用いてバッテリ１１を充電することもできる。
【００３５】
したがって、このＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、昇降圧チョッパ回路を構成し、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４のオンオフを制御することにより、バッテリ１１の電力を負荷３１に供給したり、負荷３１の回生制動により生じる電力をバッテリ１１に供給し、充電することができる。
【００３６】
負荷３１は、例えば、図２に示すように、電気自動車、ハイブリッド自動車などに搭載されるインバータおよび電動機からなる構成やインバータおよび発電機からなる構成（図２（ａ）参照）、二つのインバータを並列に接続して各インバータに各々電動機と発電機とを接続した構成（図２（ｂ）参照）、燃料電池自動車などに搭載されるインバータと電動機および燃料電池からなる構成（図２（ｃ）参照）などが該当する他、これら電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに搭載される電動機や発電機に限られず、バッテリ１１からの電力を用いて駆動する電気機器などであってもよい。
【００３７】
電子制御ユニット４０は、図１に示すように、ＣＰＵ４１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ４２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４３と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット４０には、バッテリ１１に取り付けられたバッテリ電圧センサ１３からのバッテリ電圧Ｖｂや、バッテリ１１とＤＣ／ＤＣコンバータ２０との間を接続する電力ラインに取り付けられた電流センサ１４からのバッテリ電流Ｉｂ、コンデンサ３２に取り付けられたコンデンサ電圧センサ１５からのコンデンサ電圧Ｖｃ、負荷３１の駆動に関する指令値などが入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４０からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４へのスイッチング制御信号や、負荷３１への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００３８】
こうして構成された実施形態１の電圧変換システム１０の動作、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動制御に関する動作について説明する。図３は、実施形態１の電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御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、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、バッテリ電圧センサ１３からのバッテリ電圧Ｖｂ、電流センサ１４からのバッテリ電流Ｉｂ、バッテリ起電圧Ｖｂｏなどバッテリ１１の状態に関する情報を読み込む処理を行なう（Ｓ１００）。ここで、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊は、負荷３１の駆動に関する指令値としての要求出力Ｐに基づいて設定、即ち負荷３１を要求出力Ｐで駆動するために必要なコンデンサ３２の電圧値として設定されるものである。また、バッテリ起電圧Ｖｂｏは、バッテリ１１の温度変化や電流変化に対してもほぼ一定の電圧値を示すものであり、実施形態１では、定数として予め設定されている。なお、この起電圧Ｖｂｏは、バッテリ電流Ｉｂが値０のときのバッテリ電圧Ｖｂをバッテリ電圧センサ１３により検出してＲＡＭ４３等に記憶しておくこともできる。
【００４０】
こうしてバッテリ１１の状態に関する情報を読み込むと、読み込んだコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより次式（１）を用いて、トランジスタＴ１およびＴ４のオン期間（Ｔ１４ｏｎ）とトランジスタＴ２およびＴ３のオン期間（Ｔ２３ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄ（＝Ｔ１４ｏｎ／（Ｔ１４ｏｎ＋Ｔ２３ｏｎ））を算出する（Ｓ１０１）。
【００４１】
Ｄ＝Ｖｃ＊／（Ｖｃ＊＋Ｖｂ） ・・・（１）
【００４２】
続いて、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ電流Ｉｂとにより、次式（２）を用いてバッテリ１１の内部抵抗Ｒｂを算出する（Ｓ１０２）。
【００４３】
Ｒｂ＝（Ｖｂｏ−Ｖｂ）／Ｉｂ ・・・（２）
【００４４】
なお、実施形態１では、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂを、式（２）を用いて算出するものとしたが、バッテリ１１の温度に基づいて内部抵抗Ｒｂを導出することもできる。例えば、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂと温度との関係を予め実験などにより求めてマップとしてＲＯＭ４２に記憶させておき、バッテリ１１の温度Ｔが与えられたときに、マップから温度Ｔに対応する内部抵抗Ｒｂが導出されるようにすればよい。このバッテリ１１の内部抵抗Ｒｂと温度との関係を示すマップの一例を図４に示す。
【００４５】
内部抵抗Ｒｂが算出されると、この内部抵抗ＲｂとＳ１００で読み込んだバッテリ起電圧Ｖｂｏとに基づいて最適電流範囲ＩＲを設定する（Ｓ１０３）。ここで、最適電流範囲ＩＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動によりバッテリ１１から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電流Ｉｂの範囲であり、例えば、バッテリ１１から取り出すことのできる最大出力ＢＰｍａｘに対応する電流値を上限とした範囲である。以下、最適電流範囲ＩＲについて更に詳細に説明する。
【００４６】
バッテリ１１から取り出すことのできる出力ＢＰは、バッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂとから次式（３）で示すことができる。
【００４７】
ＢＰ＝Ｖｂ×Ｉｂ ・・・（３）
【００４８】
また、バッテリ電圧Ｖｂは、その内部抵抗Ｒｂと起電圧Ｖｂｏとから、次式（４）で示すことができる。
【００４９】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ ・・・（４）
【００５０】
式（３）に式（４）を代入すると、次式（５）を得る。
【００５１】
【００５２】
式（５）は、出力ＢＰとバッテリ電流Ｉｂとの関係を示すバッテリ１１の出力特性として図５のように示すことができる。図５に示すように、バッテリ１１から最大出力Ｖｂｏ２／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂ／２ＲｂとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂ／２Ｒｂを超えるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂで消費される電力が大きくなり却ってバッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。
【００５３】
図６に、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂが値Ｒ０のときのバッテリ１１の出力特性と内部抵抗Ｒｂが値Ｒ１（Ｒ０＞Ｒ１）のときのバッテリ１１の出力特性とを示す。図６に示すように、内部抵抗Ｒｂが値Ｒ０のときには、負荷の要求出力Ｐはバッテリ１１から取り出すことができる出力ＢＰで賄うことができるが、内部抵抗Ｒｂが値Ｒ１のときには、負荷の要求出力Ｐはバッテリ１１から取り出すことができる出力ＢＰで賄うことができない。このときに、バッテリ電流Ｉｂを値Ｖｂ／２Ｒｂを超えて上昇させる方向（昇圧率を上昇させる方向）にＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、却ってバッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下してしまう。バッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下すると、不足分を補うためにコンデンサ３２の蓄電電力が大きく消費されることになるから、コンデンサ３２の電圧が大幅に低下してしまう。したがって、バッテリ電流Ｉｂを値Ｖｂ／２Ｒｂを上限とした範囲となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すれば、負荷３１の要求出力Ｐをバッテリ１１の出力ＢＰで賄えないときでもバッテリ１１からの最大出力ＢＰｍａｘを出力でき、コンデンサ３２の電圧低下を最小限に抑えることができるのである。なお、最適電流範囲ＩＲは、必ずしも、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘに対応する電流値Ｖｂ／２Ｒｂを上限とする必要はなく値Ｖｂ／２Ｒｂよりも若干小さい値を上限とする電流範囲を設定しても構わない。あるいは、許容範囲内であれば、値Ｖｂ／２Ｒｂよりも若干大きい値を上限として設定しても差し支えない。
【００５４】
こうして最適電流範囲ＩＲが設定されると、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内であると判定されたときには、Ｓ１０１で算出されたデューティ比Ｄを制限する必要はないと判断して、デューティ比ＤにてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ１０５）制限フラグＦをオフに設定して（Ｓ１０６）本ルーチンを終了する。一方、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲外であると判定されたときには、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内となるようＳ１０１で算出されたデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ１０７）制限フラグＦをオンに設定して（Ｓ１０８）本ルーチンを終了する。なお、制限フラグＦは、現在デューティ比Ｄに制限が加えられているか否かを示すものである。
【００５５】
以上説明した実施形態１の電圧変換システム１０によれば、バッテリ電流Ｉｂを、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘに対応した電流値を上限とする最適電流範囲ＩＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するから、バッテリ１１から出力可能な最大電力ＢＰｍａｘを確保でき、負荷３１に要求される出力Ｐに相当する電力をバッテリ１１から取り出すことができない場合でも、コンデンサ３２の電圧低下を抑制できると共に負荷３１を安定して駆動させることができる。
【００５６】
また、燃料電池システムの場合、電気負荷の要求する電力をバッテリから取り出せない場合、燃料電池を強制的に発電させ電力を取り出そうとしてしまう。その際に燃料電池に過度の負荷がかかり、燃料電池を劣化させる恐れがある。今回の制御により、こういった燃料電池からの強制発電を最小限に抑えることができる。
【００５７】
また、従来、図２に示すような電圧変換システムを搭載した車輌は、雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときに、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くおそれがあった。しかしながら、本実施形態１における電圧変換システム１０を搭載した車輌では、最大出力ＢＰｍａｘに対応した電流値を上限とする最適電流範囲ＩＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するため、車輌が雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときでも、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くことを防ぐことができる。
【００５８】
次に、本発明の第二の実施の形態（以下、実施形態２という）の電圧変換システム１１０について説明する。図７は、実施形態２の電圧変換システム１１０の構成の概略を示す構成図である。実施形態２の電圧変換システム１１０は、図示するように、実施形態１の電圧変換システム１０に備える電流センサ１４を備えない点を除いて実施形態１の電圧変換システム１０と同一のハード構成をしている。したがって、実施形態２の電圧変換システム１１０の構成のうち実施形態１の電圧変換システム１０の構成と対応する構成については、その説明は省略する。
【００５９】
図８は、実施形態２の電圧変換システム１１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。即ち、実施形態２の電圧変換システム１１０では、図３のルーチンに代えて図８のルーチンが実行される。この図８のルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００６０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、まず、コンデンサ電圧Ｖｃ、バッテリ電圧センサ１３からのバッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ起電圧Ｖｂ０などのバッテリ１１の状態に関する情報を読み込む処理を行う（Ｓ２００）。
【００６１】
こうしてバッテリ１１の状態に関する情報を読み込むと、読み込んだコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより前述の式（１）を用いて、トランジスタＴ１，Ｔ４のオン期間（Ｔ１４ｏｎ）とトランジスタＴ３，Ｔ４のオン期間（Ｔ２３ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄ（＝Ｔ１４ｏｎ／（Ｔ１４ｏｎ＋Ｔ２３ｏｎ））を算出する（Ｓ２０１）。
【００６２】
続いて、読み込んだバッテリ起電圧Ｖｂｏに基づいて最適バッテリ電圧範囲ＶＲを設定する処理を行なう（Ｓ２０２）。ここで、最適バッテリ電圧範囲ＶＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動によりバッテリ１１から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電圧Ｖｂの範囲であり、例えば、バッテリ１１から取り出すことのできる最大出力ＢＰｍａｘに対応するバッテリ電圧Ｖｂを下限とする範囲である。以下に、最適バッテリ電圧範囲ＶＲについて更に詳細に説明する。
【００６３】
いま、電圧変換システム１１０を負荷３１側からみたときの出力ＢＰは、前述の式（５）に、前述の式（２）を代入する（式（５）にＩｂ＝（Ｖｏ−Ｖｂ）／Ｒｂを代入する）ことにより、次式（７）を得る。
【００６４】
ＢＰ＝−１／Ｒｂ（Ｖｂ−Ｖｂｏ／２）２＋Ｖｂｏ２／４Ｒｂ ・・（７）
【００６５】
式（７）は、出力ＢＰとバッテリ電圧との関係を示すバッテリ１１の出力特性として図９のように示すことができる。図９に示すように、バッテリ１１から最大出力Ｖｂｏ２／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電圧が値Ｖｂｏ／２を下回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、却ってバッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、バッテリ電圧Ｖｂを値Ｖｂｏ／２を下限とした範囲となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御することで、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘを確保でき、負荷３１を安定して駆動することができるのである。
【００６６】
なお、実施形態２では、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２未満となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしたが、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２よりも若干高い値未満となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしてもよい。また、許容範囲内であれば、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２よりも若干低い値未満となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしても差し支えない。
【００６７】
こうして最適バッテリ電圧範囲ＶＲが設定されると、Ｓ２０１で算出されたデューティ比Ｄが最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ２０３）、最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内にあると判定されたときには、デューティ比ＤにてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ２０４）、制限フラグＦをオフに設定して（Ｓ２０５）本ルーチンを終了する。Ｓ２０１で算出されたデューティ比Ｄが最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内にないと判定されたときには、デューティ比Ｄを最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内となるように制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ２０６）、制限フラグＦをオンに設定して（Ｓ２０７）本ルーチンを終了する。
【００６８】
以上説明した実施形態２の電圧変換システム１１０でも、デューティ比Ｄを最適バッテリ電圧範囲内ＶＲとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するから、バッテリ１１から出力可能な最大電力ＢＰｍａｘを確保でき、実施形態１の電圧変換システム１０と同様の効果を奏することができる。特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御に、正確な算出が困難なバッテリ１１の内部抵抗をパラメータとして用いないため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御性をより向上させることができる。
【００６９】
また、燃料電池システムの場合、今回の制御により、燃料電池からの強制発電を最小限に抑えることができ、燃料電池への過度の負荷要求による燃料電池の劣化を防止することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態２における電圧変換システム１１０を搭載した車輌は、最大出力ＢＰｍａｘに対応したバッテリ電圧を下限とする最適バッテリ電圧範囲ＶＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するため、実施形態１の電圧変換システム１０と同様に、車輌が雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときでも、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くことを防ぐことができる。
【００７１】
続いて、本発明の第三の実施の形態（以下、実施形態３という）の電圧変換システム２１０について説明する。実施形態３の電圧変換システム２１０は、実施形態２の電圧変換システム１１０と同一のハード構成をしているため、実施形態２の構成図を用いて説明する。
【００７２】
図１０は、実施形態３の電圧変換システム２１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。即ち、実施形態３の電圧変換システム２１０では、図３のルーチンに代えて図１０のルーチンが実行される。この図１０のルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００７３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、コンデンサ電圧センサ１５からのコンデンサ電圧Ｖｃ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ起電圧Ｖｂ０などの情報を読み込む処理を行う（Ｓ３００）。
【００７４】
こうしてバッテリ１１や負荷３１の状態に関する情報を読み込むと、読み込んだコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより、デューティ比Ｄ（＝Ｖｃ＊／（Ｖｃ＊＋Ｖｂ））を算出する（Ｓ３０１）。
【００７５】
続いて、読み込んだコンデンサ電圧Ｖｃとバッテリ起電圧Ｖｂｏとに基づいて最適デューティ範囲ＤＲを設定する処理を行なう（Ｓ３０２）。ここで、最適デューティ範囲ＤＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動によりバッテリ１１から取り出すことのできる出力範囲に対応するデューティ比の範囲であり、例えば、バッテリ１１から取り出すことのできる最大出力ＢＰｍａｘに対応するデューティ比を下限とする範囲である。以下に、最適デューティ範囲ＤＲについて更に詳細に説明する。
【００７６】
まず、前述の式（１）のコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊を、コンデンサ電圧センサ１５で読み込んだコンデンサ電圧Ｖｃに置き換えて、コンデンサＶｂを表すと、次式（８）となる。
【００７７】
Ｖｂ＝Ｖｃ×（１−Ｄ）／Ｄ ・・・（８）
【００７８】
式（８）を前述の式（７）に代入して、次式（９）を得る。
【００７９】
ＢＰ＝−１／Ｒｂ（Ｖｃ×（１−Ｄ）／Ｄ−Ｖｂｏ／２）２＋Ｖｂｏ２／４Ｒｂ・・・（９）
【００８０】
式（９）より、バッテリ１１から最大出力Ｖｂｏ２／４Ｒｂを取り出すためには、デューティ比Ｄが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動すればよく、仮にデューティ比が値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）を上回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、却ってバッテリ１１から取り出せる出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、デューティ比Ｄを値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）を上限とした範囲となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御することで、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘを確保でき、負荷３１を安定して駆動することができるのである。
【００８１】
なお、実施形態３では、デューティ比Ｄが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）以上となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしたが、デューティ比Ｄが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）よりも若干低い値以上となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしてもよい。また、許容範囲内であれば、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）よりも若干高い値以上となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしても差し支えない。
【００８２】
こうして最適デューティ範囲ＤＲが設定されると、Ｓ３０１で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ３０３）、最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあると判定されたときには、デューティ比ＤにてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ３０４）、制限フラグＦをオフに設定して（Ｓ３０５）本ルーチンを終了する。Ｓ３０１で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にないと判定されたときには、デューティ比Ｄを最適デューティ範囲ＤＲの範囲内となるように制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ３０６）、制限フラグＦをオンに設定して（Ｓ３０７）本ルーチンを終了する。
【００８３】
以上説明した実施形態３の電圧変換システム２１０でも、デューティ比Ｄを最適デューティ範囲内ＤＲとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するから、バッテリ１１から出力可能な最大電力ＢＰｍａｘを確保でき、実施形態１，２の電圧変換システム１０と同様の効果を奏することができる。
【００８４】
このように制御することでも、燃料電池システムの場合、燃料電池からの強制発電を最小限に抑えることができる。
【００８５】
また、本実施形態３における電圧変換システム２１０を搭載した車輌は、最大出力ＢＰｍａｘに対応したデューティ比を上限とする最適デューティ範囲ＤＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するため、実施形態１，２の電圧変換システム１０，１１０と同様に、車輌が雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときでも、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くことを防ぐことができる。
【００８６】
なお、実施形態１，２，３の電圧変換システム１０，１１０，２１０では、バッテリ１１とＤＣ／ＤＣコンバータ２０との間にコンデンサ１２を、そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と負荷３１との間にコンデンサ３２を、備えるものとしたが、コンデンサ１２，３２を備えないものとしても構わない。
【００８７】
また、こうしたＤＣ／ＤＣコンバータの駆動制御や負荷の駆動制御を行なう制御システムとしてコンピュータを機能させるプログラムとする態様や、このプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなどの種々の記憶媒体とする態様なども好適である。こうしたプログラムをコンピュータにインストールすると共にこのプログラムを実行することにより、実施形態１，２，３と同様な効果を奏することができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、電源の状態に応じて、電源の力行電圧やモータの回生電圧を適切に所望の電圧に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１における電圧変換システム１０の構成図である。
【図２】（ａ）インバータおよび電動機を含む電圧変換システムの一例である。（ｂ）インバータ、電動機、発電機を含む電圧変換システムの一例である。（ｃ）インバータ、電動機、燃料電池を含む電圧変換システムの一例である。
【図３】実施形態１における電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂと温度との関係を示すマップである。
【図５】バッテリ１１の出力特性を示すグラフの一例である。
【図６】バッテリ１１の出力特性とバッテリの内部抵抗Ｒｂとの関係を示すグラフの一例である。
【図７】実施形態２，３における電圧変換システム１１０，２１０の構成図である。
【図８】実施形態２における電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】バッテリ１１の出力特性を示すグラフの一例である。
【図１０】実施形態３における電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，１１ バッテリ、２，２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３ インバータ回路、４ 電動機、５，１２，３２ コンデンサ、６ 発電機、７ 燃料電池、１０，１１０，２１０ 電圧変換システム、１３ バッテリ電圧センサ、１４ 電流センサ、１５ コンデンサ電圧センサ、３１ 負荷、４０ 電子制御ユニット、４１ＣＰＵ、４２ ＲＯＭ、４３ ＲＡＭ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧変換システム、特に、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の電圧を所望の出力電圧に変換する電圧変換システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両に搭載される電圧変換システムとしては、例えば、図２（ａ）に示すような電圧変換システムが提案されている。このシステムでは、電圧変換システムの電力源としてバッテリ１が備えられ、このバッテリ１からの入力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ２でＤＣ／ＤＣ変換する。そして、ＤＣ／ＤＣ変換された出力電圧をインバータ回路３で、多相交流電圧に変換する。変換された多相交流電圧を受けて、電動機４が回転駆動する。このシステムでは、バッテリからの入力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータによりＤＣ／ＤＣ変換してコンデンサ５に蓄積すると共に蓄積されたコンデンサ５を直流電源とみなして電動機４を駆動している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２７５３６７公報
【特許文献２】
実開平６−６６２０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうしたシステムでは、負荷に要求される出力に相当する電力（負荷要求出力）をバッテリから取り出せるようにＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御すれば、コンデンサの蓄電電圧を安定した状態に維持できると共に電圧変換システムの安定した駆動を確保することができる。バッテリは、一般的には、負荷要求出力に相当する電力を供給可能に設計されているが、バッテリの状態によっては、例えば、気温低下によりバッテリの内部抵抗が上昇したときには、負荷要求出力に応じた電力をバッテリから出力させることができない場合も考えられる。この場合に、単純に負荷要求出力に相当する電力が負荷に供給されるようにＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御しようとすると、バッテリの内部抵抗により消費される電力が大きくなり、却って負荷に供給する電力を低下させる場合もある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を鑑みてなされたものであり、電源の状態に応じて適切に電源の電圧を所望の電圧に変換することを目的の一つとする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる電圧変換システムは、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換システムは、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【０００８】
また、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、前記所定範囲は、前記電源の起電圧と前記電源の内部抵抗とに基づき定まる範囲である。
【０００９】
さらに、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、前記所定範囲は、前記電源の起電圧：Ｖｂｏと前記電源の内部抵抗：Ｒｂとしたときに、Ｖｂｏ／２Ｒｂを上限とする範囲である。
【００１０】
本発明にかかる電圧変換システムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換システムは、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の力行電圧もしくは駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００１２】
また、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、所定範囲は、前記電源の起電圧に基づき定まる範囲である。
【００１３】
さらに、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、前記所定範囲は、前記電源の起電圧の１／２を下限とする範囲である。
【００１４】
本発明にかかる電圧変換システムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換システムは、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００１６】
また、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、所定範囲は、前記電源の起電圧：Ｖｂｏと前記駆動モータの電圧：Ｖｃとに基づき定まる範囲である。
【００１７】
さらに、本発明にかかる電圧変換システムの一つの態様では、電源の起電圧：Ｖｂｏと前記駆動モータの電圧：Ｖｃとしたときに、Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）を上限とする範囲である。
【００１８】
本発明にかかる電圧変換方法は、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換方法は、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２０】
本発明にかかる電圧変換方法の別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換方法は、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２２】
本発明にかかる電圧変換方法の別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記電圧変換方法は、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、リアクトルに蓄積される電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２４】
本発明にかかる制御プログラムは、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記制御プログラムはコンピュータに、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２６】
本発明にかかる制御プログラムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記制御プログラムはコンピュータに、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００２８】
本発明にかかる制御プログラムの別の態様では、電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、前記昇降圧チョッパ回路は、前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、を含み、前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、前記各スイッチ回路は、スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、前記制御プログラムはコンピュータに、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第一の実施の形態（以下実施形態１という）を、図面に従って説明する。
【００３１】
図１は、実施形態１における電圧変換システム１０の構成の概略を示す構成図である。電圧変換システム１０は、電源としてのバッテリ１１と、バッテリの入力電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０からの出力電力を蓄電可能なコンデンサ１２，３２と、コンデンサ３２の蓄電電力を用いて駆動可能なモータとしての負荷３１と、システム全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００３２】
バッテリ１１は、例えば、ニッケル水素系やリチウムイオン系の二次電池として構成されている。
【００３３】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の構成をさらに詳しく示す。まず、バッテリ１１の正側ラインと負側ラインとに対して、ソース側とシンク側となるように２個のスイッチング素子としてのトランジスタＴ１，Ｔ２が直列接続されている。このトランジスタＴ１，Ｔ２に２個の整流回路としてのダイオードＤ１，Ｄ２が各々逆並列接続されている。また、負荷３１の正側ラインと負側ラインとに対して、ソース側とシンク側となるように２個のトランジスタＴ３，Ｔ４が直列接続されている。このトランジスタＴ３，Ｔ４に２個のダイオードＤ３，Ｄ４が各々逆並列接続されている。さらに、トランジスタＴ１，Ｔ２の接続点とトランジスタＴ３，Ｔ４の接続点とを接続点として、リアクトルＬが接続されている。
【００３４】
このように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ２０において、トランジスタＴ１，Ｔ４をオンにすると、バッテリ１１と、トランジスタＴ１と、リアクトルＬと、トランジスタＴ４とを結ぶ閉回路が形成され、バッテリ１１から流れる直流電流に応じてリアクトルＬにエネルギが蓄積される。この状態で、トランジスタＴ１，Ｔ４をオフし、トランジスタＴ２，Ｔ３をオフからオンにすると、ダイオードＤ２と、リアクトルＬと、ダイオードＤ３と、負荷３１とを結ぶ閉回路が形成され、リアクトルＬに蓄積されたエネルギは、ダイオードＤ３を介してコンデンサ３２に蓄積される。この際、コンデンサ３２の電圧はバッテリ１１の供給電圧よりも高くもできるし、低くもできる。一方、このＤＣ／ＤＣコンバータ２０でコンデンサ３２の電荷を用いてバッテリ１１を充電することもできる。
【００３５】
したがって、このＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、昇降圧チョッパ回路を構成し、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４のオンオフを制御することにより、バッテリ１１の電力を負荷３１に供給したり、負荷３１の回生制動により生じる電力をバッテリ１１に供給し、充電することができる。
【００３６】
負荷３１は、例えば、図２に示すように、電気自動車、ハイブリッド自動車などに搭載されるインバータおよび電動機からなる構成やインバータおよび発電機からなる構成（図２（ａ）参照）、二つのインバータを並列に接続して各インバータに各々電動機と発電機とを接続した構成（図２（ｂ）参照）、燃料電池自動車などに搭載されるインバータと電動機および燃料電池からなる構成（図２（ｃ）参照）などが該当する他、これら電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池自動車などに搭載される電動機や発電機に限られず、バッテリ１１からの電力を用いて駆動する電気機器などであってもよい。
【００３７】
電子制御ユニット４０は、図１に示すように、ＣＰＵ４１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ４２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４３と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット４０には、バッテリ１１に取り付けられたバッテリ電圧センサ１３からのバッテリ電圧Ｖｂや、バッテリ１１とＤＣ／ＤＣコンバータ２０との間を接続する電力ラインに取り付けられた電流センサ１４からのバッテリ電流Ｉｂ、コンデンサ３２に取り付けられたコンデンサ電圧センサ１５からのコンデンサ電圧Ｖｃ、負荷３１の駆動に関する指令値などが入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４０からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０のトランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４へのスイッチング制御信号や、負荷３１への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００３８】
こうして構成された実施形態１の電圧変換システム１０の動作、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動制御に関する動作について説明する。図３は、実施形態１の電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御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、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、バッテリ電圧センサ１３からのバッテリ電圧Ｖｂ、電流センサ１４からのバッテリ電流Ｉｂ、バッテリ起電圧Ｖｂｏなどバッテリ１１の状態に関する情報を読み込む処理を行なう（Ｓ１００）。ここで、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊は、負荷３１の駆動に関する指令値としての要求出力Ｐに基づいて設定、即ち負荷３１を要求出力Ｐで駆動するために必要なコンデンサ３２の電圧値として設定されるものである。また、バッテリ起電圧Ｖｂｏは、バッテリ１１の温度変化や電流変化に対してもほぼ一定の電圧値を示すものであり、実施形態１では、定数として予め設定されている。なお、この起電圧Ｖｂｏは、バッテリ電流Ｉｂが値０のときのバッテリ電圧Ｖｂをバッテリ電圧センサ１３により検出してＲＡＭ４３等に記憶しておくこともできる。
【００４０】
こうしてバッテリ１１の状態に関する情報を読み込むと、読み込んだコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより次式（１）を用いて、トランジスタＴ１およびＴ４のオン期間（Ｔ１４ｏｎ）とトランジスタＴ２およびＴ３のオン期間（Ｔ２３ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄ（＝Ｔ１４ｏｎ／（Ｔ１４ｏｎ＋Ｔ２３ｏｎ））を算出する（Ｓ１０１）。
【００４１】
Ｄ＝Ｖｃ＊／（Ｖｃ＊＋Ｖｂ） ・・・（１）
【００４２】
続いて、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ電流Ｉｂとにより、次式（２）を用いてバッテリ１１の内部抵抗Ｒｂを算出する（Ｓ１０２）。
【００４３】
Ｒｂ＝（Ｖｂｏ−Ｖｂ）／Ｉｂ ・・・（２）
【００４４】
なお、実施形態１では、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂを、式（２）を用いて算出するものとしたが、バッテリ１１の温度に基づいて内部抵抗Ｒｂを導出することもできる。例えば、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂと温度との関係を予め実験などにより求めてマップとしてＲＯＭ４２に記憶させておき、バッテリ１１の温度Ｔが与えられたときに、マップから温度Ｔに対応する内部抵抗Ｒｂが導出されるようにすればよい。このバッテリ１１の内部抵抗Ｒｂと温度との関係を示すマップの一例を図４に示す。
【００４５】
内部抵抗Ｒｂが算出されると、この内部抵抗ＲｂとＳ１００で読み込んだバッテリ起電圧Ｖｂｏとに基づいて最適電流範囲ＩＲを設定する（Ｓ１０３）。ここで、最適電流範囲ＩＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動によりバッテリ１１から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電流Ｉｂの範囲であり、例えば、バッテリ１１から取り出すことのできる最大出力ＢＰｍａｘに対応する電流値を上限とした範囲である。以下、最適電流範囲ＩＲについて更に詳細に説明する。
【００４６】
バッテリ１１から取り出すことのできる出力ＢＰは、バッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂとから次式（３）で示すことができる。
【００４７】
ＢＰ＝Ｖｂ×Ｉｂ ・・・（３）
【００４８】
また、バッテリ電圧Ｖｂは、その内部抵抗Ｒｂと起電圧Ｖｂｏとから、次式（４）で示すことができる。
【００４９】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ ・・・（４）
【００５０】
式（３）に式（４）を代入すると、次式（５）を得る。
【００５１】
式（５）は、出力ＢＰとバッテリ電流Ｉｂとの関係を示すバッテリ１１の出力特性として図５のように示すことができる。図５に示すように、バッテリ１１から最大出力Ｖｂｏ２／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂ／２ＲｂとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂ／２Ｒｂを超えるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂで消費される電力が大きくなり却ってバッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。
【００５３】
図６に、バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂが値Ｒ０のときのバッテリ１１の出力特性と内部抵抗Ｒｂが値Ｒ１（Ｒ０＞Ｒ１）のときのバッテリ１１の出力特性とを示す。図６に示すように、内部抵抗Ｒｂが値Ｒ０のときには、負荷の要求出力Ｐはバッテリ１１から取り出すことができる出力ＢＰで賄うことができるが、内部抵抗Ｒｂが値Ｒ１のときには、負荷の要求出力Ｐはバッテリ１１から取り出すことができる出力ＢＰで賄うことができない。このときに、バッテリ電流Ｉｂを値Ｖｂ／２Ｒｂを超えて上昇させる方向（昇圧率を上昇させる方向）にＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、却ってバッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下してしまう。バッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下すると、不足分を補うためにコンデンサ３２の蓄電電力が大きく消費されることになるから、コンデンサ３２の電圧が大幅に低下してしまう。したがって、バッテリ電流Ｉｂを値Ｖｂ／２Ｒｂを上限とした範囲となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すれば、負荷３１の要求出力Ｐをバッテリ１１の出力ＢＰで賄えないときでもバッテリ１１からの最大出力ＢＰｍａｘを出力でき、コンデンサ３２の電圧低下を最小限に抑えることができるのである。なお、最適電流範囲ＩＲは、必ずしも、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘに対応する電流値Ｖｂ／２Ｒｂを上限とする必要はなく値Ｖｂ／２Ｒｂよりも若干小さい値を上限とする電流範囲を設定しても構わない。あるいは、許容範囲内であれば、値Ｖｂ／２Ｒｂよりも若干大きい値を上限として設定しても差し支えない。
【００５４】
こうして最適電流範囲ＩＲが設定されると、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内であると判定されたときには、Ｓ１０１で算出されたデューティ比Ｄを制限する必要はないと判断して、デューティ比ＤにてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ１０５）制限フラグＦをオフに設定して（Ｓ１０６）本ルーチンを終了する。一方、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲外であると判定されたときには、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内となるようＳ１０１で算出されたデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ１０７）制限フラグＦをオンに設定して（Ｓ１０８）本ルーチンを終了する。なお、制限フラグＦは、現在デューティ比Ｄに制限が加えられているか否かを示すものである。
【００５５】
以上説明した実施形態１の電圧変換システム１０によれば、バッテリ電流Ｉｂを、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘに対応した電流値を上限とする最適電流範囲ＩＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するから、バッテリ１１から出力可能な最大電力ＢＰｍａｘを確保でき、負荷３１に要求される出力Ｐに相当する電力をバッテリ１１から取り出すことができない場合でも、コンデンサ３２の電圧低下を抑制できると共に負荷３１を安定して駆動させることができる。
【００５６】
また、燃料電池システムの場合、電気負荷の要求する電力をバッテリから取り出せない場合、燃料電池を強制的に発電させ電力を取り出そうとしてしまう。その際に燃料電池に過度の負荷がかかり、燃料電池を劣化させる恐れがある。今回の制御により、こういった燃料電池からの強制発電を最小限に抑えることができる。
【００５７】
また、従来、図２に示すような電圧変換システムを搭載した車輌は、雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときに、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くおそれがあった。しかしながら、本実施形態１における電圧変換システム１０を搭載した車輌では、最大出力ＢＰｍａｘに対応した電流値を上限とする最適電流範囲ＩＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するため、車輌が雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときでも、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くことを防ぐことができる。
【００５８】
次に、本発明の第二の実施の形態（以下、実施形態２という）の電圧変換システム１１０について説明する。図７は、実施形態２の電圧変換システム１１０の構成の概略を示す構成図である。実施形態２の電圧変換システム１１０は、図示するように、実施形態１の電圧変換システム１０に備える電流センサ１４を備えない点を除いて実施形態１の電圧変換システム１０と同一のハード構成をしている。したがって、実施形態２の電圧変換システム１１０の構成のうち実施形態１の電圧変換システム１０の構成と対応する構成については、その説明は省略する。
【００５９】
図８は、実施形態２の電圧変換システム１１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。即ち、実施形態２の電圧変換システム１１０では、図３のルーチンに代えて図８のルーチンが実行される。この図８のルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００６０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、まず、コンデンサ電圧Ｖｃ、バッテリ電圧センサ１３からのバッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ起電圧Ｖｂ０などのバッテリ１１の状態に関する情報を読み込む処理を行う（Ｓ２００）。
【００６１】
こうしてバッテリ１１の状態に関する情報を読み込むと、読み込んだコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより前述の式（１）を用いて、トランジスタＴ１，Ｔ４のオン期間（Ｔ１４ｏｎ）とトランジスタＴ３，Ｔ４のオン期間（Ｔ２３ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄ（＝Ｔ１４ｏｎ／（Ｔ１４ｏｎ＋Ｔ２３ｏｎ））を算出する（Ｓ２０１）。
【００６２】
続いて、読み込んだバッテリ起電圧Ｖｂｏに基づいて最適バッテリ電圧範囲ＶＲを設定する処理を行なう（Ｓ２０２）。ここで、最適バッテリ電圧範囲ＶＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動によりバッテリ１１から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電圧Ｖｂの範囲であり、例えば、バッテリ１１から取り出すことのできる最大出力ＢＰｍａｘに対応するバッテリ電圧Ｖｂを下限とする範囲である。以下に、最適バッテリ電圧範囲ＶＲについて更に詳細に説明する。
【００６３】
いま、電圧変換システム１１０を負荷３１側からみたときの出力ＢＰは、前述の式（５）に、前述の式（２）を代入する（式（５）にＩｂ＝（Ｖｏ−Ｖｂ）／Ｒｂを代入する）ことにより、次式（７）を得る。
【００６４】
ＢＰ＝−１／Ｒｂ（Ｖｂ−Ｖｂｏ／２）２＋Ｖｂｏ２／４Ｒｂ ・・（７）
【００６５】
式（７）は、出力ＢＰとバッテリ電圧との関係を示すバッテリ１１の出力特性として図９のように示すことができる。図９に示すように、バッテリ１１から最大出力Ｖｂｏ２／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電圧が値Ｖｂｏ／２を下回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、却ってバッテリ１１から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、バッテリ電圧Ｖｂを値Ｖｂｏ／２を下限とした範囲となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御することで、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘを確保でき、負荷３１を安定して駆動することができるのである。
【００６６】
なお、実施形態２では、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２未満となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしたが、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２よりも若干高い値未満となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしてもよい。また、許容範囲内であれば、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２よりも若干低い値未満となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしても差し支えない。
【００６７】
こうして最適バッテリ電圧範囲ＶＲが設定されると、Ｓ２０１で算出されたデューティ比Ｄが最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ２０３）、最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内にあると判定されたときには、デューティ比ＤにてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ２０４）、制限フラグＦをオフに設定して（Ｓ２０５）本ルーチンを終了する。Ｓ２０１で算出されたデューティ比Ｄが最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内にないと判定されたときには、デューティ比Ｄを最適バッテリ電圧範囲ＶＲの範囲内となるように制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ２０６）、制限フラグＦをオンに設定して（Ｓ２０７）本ルーチンを終了する。
【００６８】
以上説明した実施形態２の電圧変換システム１１０でも、デューティ比Ｄを最適バッテリ電圧範囲内ＶＲとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するから、バッテリ１１から出力可能な最大電力ＢＰｍａｘを確保でき、実施形態１の電圧変換システム１０と同様の効果を奏することができる。特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御に、正確な算出が困難なバッテリ１１の内部抵抗をパラメータとして用いないため、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の制御性をより向上させることができる。
【００６９】
また、燃料電池システムの場合、今回の制御により、燃料電池からの強制発電を最小限に抑えることができ、燃料電池への過度の負荷要求による燃料電池の劣化を防止することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態２における電圧変換システム１１０を搭載した車輌は、最大出力ＢＰｍａｘに対応したバッテリ電圧を下限とする最適バッテリ電圧範囲ＶＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するため、実施形態１の電圧変換システム１０と同様に、車輌が雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときでも、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くことを防ぐことができる。
【００７１】
続いて、本発明の第三の実施の形態（以下、実施形態３という）の電圧変換システム２１０について説明する。実施形態３の電圧変換システム２１０は、実施形態２の電圧変換システム１１０と同一のハード構成をしているため、実施形態２の構成図を用いて説明する。
【００７２】
図１０は、実施形態３の電圧変換システム２１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。即ち、実施形態３の電圧変換システム２１０では、図３のルーチンに代えて図１０のルーチンが実行される。この図１０のルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００７３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４１は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、コンデンサ電圧センサ１５からのコンデンサ電圧Ｖｃ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ起電圧Ｖｂ０などの情報を読み込む処理を行う（Ｓ３００）。
【００７４】
こうしてバッテリ１１や負荷３１の状態に関する情報を読み込むと、読み込んだコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより、デューティ比Ｄ（＝Ｖｃ＊／（Ｖｃ＊＋Ｖｂ））を算出する（Ｓ３０１）。
【００７５】
続いて、読み込んだコンデンサ電圧Ｖｃとバッテリ起電圧Ｖｂｏとに基づいて最適デューティ範囲ＤＲを設定する処理を行なう（Ｓ３０２）。ここで、最適デューティ範囲ＤＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の駆動によりバッテリ１１から取り出すことのできる出力範囲に対応するデューティ比の範囲であり、例えば、バッテリ１１から取り出すことのできる最大出力ＢＰｍａｘに対応するデューティ比を下限とする範囲である。以下に、最適デューティ範囲ＤＲについて更に詳細に説明する。
【００７６】
まず、前述の式（１）のコンデンサ目標電圧Ｖｃ＊を、コンデンサ電圧センサ１５で読み込んだコンデンサ電圧Ｖｃに置き換えて、コンデンサＶｂを表すと、次式（８）となる。
【００７７】
Ｖｂ＝Ｖｃ×（１−Ｄ）／Ｄ ・・・（８）
【００７８】
式（８）を前述の式（７）に代入して、次式（９）を得る。
【００７９】
ＢＰ＝−１／Ｒｂ（Ｖｃ×（１−Ｄ）／Ｄ−Ｖｂｏ／２）２＋Ｖｂｏ２／４Ｒｂ・・・（９）
【００８０】
式（９）より、バッテリ１１から最大出力Ｖｂｏ２／４Ｒｂを取り出すためには、デューティ比Ｄが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動すればよく、仮にデューティ比が値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）を上回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると、却ってバッテリ１１から取り出せる出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、デューティ比Ｄを値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）を上限とした範囲となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御することで、バッテリ１１の最大出力ＢＰｍａｘを確保でき、負荷３１を安定して駆動することができるのである。
【００８１】
なお、実施形態３では、デューティ比Ｄが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）以上となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしたが、デューティ比Ｄが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）よりも若干低い値以上となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしてもよい。また、許容範囲内であれば、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）よりも若干高い値以上となったときにデューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御するものとしても差し支えない。
【００８２】
こうして最適デューティ範囲ＤＲが設定されると、Ｓ３０１で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあるか否かを判定し（Ｓ３０３）、最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあると判定されたときには、デューティ比ＤにてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ３０４）、制限フラグＦをオフに設定して（Ｓ３０５）本ルーチンを終了する。Ｓ３０１で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にないと判定されたときには、デューティ比Ｄを最適デューティ範囲ＤＲの範囲内となるように制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御すると共に（Ｓ３０６）、制限フラグＦをオンに設定して（Ｓ３０７）本ルーチンを終了する。
【００８３】
以上説明した実施形態３の電圧変換システム２１０でも、デューティ比Ｄを最適デューティ範囲内ＤＲとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するから、バッテリ１１から出力可能な最大電力ＢＰｍａｘを確保でき、実施形態１，２の電圧変換システム１０と同様の効果を奏することができる。
【００８４】
このように制御することでも、燃料電池システムの場合、燃料電池からの強制発電を最小限に抑えることができる。
【００８５】
また、本実施形態３における電圧変換システム２１０を搭載した車輌は、最大出力ＢＰｍａｘに対応したデューティ比を上限とする最適デューティ範囲ＤＲ内となるようデューティ比Ｄを調節してＤＣ／ＤＣコンバータ２０を駆動制御するため、実施形態１，２の電圧変換システム１０，１１０と同様に、車輌が雪道等でタイヤがスリップ状態にあるときでも、駆動源としての電動機に必要以上の負荷がかかり、バッテリの大幅な電力低下を招くことを防ぐことができる。
【００８６】
なお、実施形態１，２，３の電圧変換システム１０，１１０，２１０では、バッテリ１１とＤＣ／ＤＣコンバータ２０との間にコンデンサ１２を、そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と負荷３１との間にコンデンサ３２を、備えるものとしたが、コンデンサ１２，３２を備えないものとしても構わない。
【００８７】
また、こうしたＤＣ／ＤＣコンバータの駆動制御や負荷の駆動制御を行なう制御システムとしてコンピュータを機能させるプログラムとする態様や、このプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなどの種々の記憶媒体とする態様なども好適である。こうしたプログラムをコンピュータにインストールすると共にこのプログラムを実行することにより、実施形態１，２，３と同様な効果を奏することができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明によれば、電源の状態に応じて、電源の力行電圧やモータの回生電圧を適切に所望の電圧に変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１における電圧変換システム１０の構成図である。
【図２】（ａ）インバータおよび電動機を含む電圧変換システムの一例である。（ｂ）インバータ、電動機、発電機を含む電圧変換システムの一例である。（ｃ）インバータ、電動機、燃料電池を含む電圧変換システムの一例である。
【図３】実施形態１における電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】バッテリ１１の内部抵抗Ｒｂと温度との関係を示すマップである。
【図５】バッテリ１１の出力特性を示すグラフの一例である。
【図６】バッテリ１１の出力特性とバッテリの内部抵抗Ｒｂとの関係を示すグラフの一例である。
【図７】実施形態２，３における電圧変換システム１１０，２１０の構成図である。
【図８】実施形態２における電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図９】バッテリ１１の出力特性を示すグラフの一例である。
【図１０】実施形態３における電圧変換システム１０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，１１ バッテリ、２，２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、３ インバータ回路、４ 電動機、５，１２，３２ コンデンサ、６ 発電機、７ 燃料電池、１０，１１０，２１０ 電圧変換システム、１３ バッテリ電圧センサ、１４ 電流センサ、１５ コンデンサ電圧センサ、３１ 負荷、４０ 電子制御ユニット、４１ＣＰＵ、４２ ＲＯＭ、４３ ＲＡＭ。
Claims (15)
- 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記電圧変換システムは、
前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする電圧変換システム。 - 請求項１に記載の電圧変換システムにおいて、
前記所定範囲は、前記電源の起電圧と前記電源の内部抵抗とに基づき定まる範囲である電圧変換システム。 - 請求項１に記載の電圧変換システムにおいて、
前記所定範囲は、前記電源の起電圧：Ｖｂｏと前記電源の内部抵抗：Ｒｂとしたときに、Ｖｂｏ／２Ｒｂを上限とする範囲である電圧変換システム。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記電圧変換システムは、
前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする電圧変換システム。 - 請求項４に記載の電圧変換システムであって、
前記所定範囲は、前記電源の起電圧に基づき定まる範囲である電圧変換システム。 - 請求項４に記載の電圧変換システムであって、
前記所定範囲は、前記電源の起電圧の１／２を下限とする範囲である電圧変換システム。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムにおいて、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記電圧変換システムは、
各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする電圧変換システム。 - 請求項７に記載の電圧変換システムにおいて、
前記所定範囲は、前記電源の起電圧：Ｖｂｏと前記駆動モータの電圧：Ｖｃとに基づき定まる範囲である電圧変換システム。 - 請求項７に記載の電圧変換システムにおいて、
前記所定範囲は、前記電源の起電圧：Ｖｂｏと前記駆動モータの電圧：Ｖｃとしたときに、Ｖｃ／（Ｖｂｏ／２＋Ｖｃ）を上限とする範囲である電圧変換システム。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記電圧変換方法は、
前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする電圧変換方法。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記電圧変換方法は、
前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする電圧変換方法。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換方法において、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記電圧変換方法は、
各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御することで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする電圧変換方法。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記制御プログラムはコンピュータに、
前記電源の電流が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする制御プログラム。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記制御プログラムはコンピュータに、
前記電源電圧が所定範囲内になるように、各スイッチング素子のオン期間の割合を制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする制御プログラム。 - 電源電圧を昇降圧チョッパ回路により所望の出力電圧に変換して電気自動車用駆動モータに力行電圧を供給し、前記駆動モータの回生電圧を前記昇降圧チョッパ回路により所望の電圧に変換して前記電源に供給する電圧変換システムを制御する制御プログラムにおいて、
前記昇降圧チョッパ回路は、
前記電源の正側端子と負側端子との間に直列接続された第一および第二スイッチ回路と、
前記駆動モータの正側端子と負側端子との間に直列接続された第三および第四スイッチ回路と、
前記第一のスイッチ回路と前記第二のスイッチ回路との接続点と、前記第三のスイッチ回路と前記第四のスイッチ回路との接続点との間に接続されたリアクトルと、
を含み、
前記第二のスイッチ回路の負側端子と前記第四のスイッチ回路の負側端子とは、共通接続され、
前記各スイッチ回路は、
スイッチング素子と、スイッチング素子に逆並列接続された整流回路とを含み、
前記制御プログラムはコンピュータに、
各スイッチング素子のオン期間の割合を所定範囲内になるように制御させることで、前記リアクトルに蓄積される前記電源からの電流に基づくエネルギを変化させて、前記電源の力行電圧もしくは前記駆動モータの回生電圧を所望の電圧に変換することを特徴とする制御プログラム。
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