JP2015201937A - 電圧変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷の制御性を向上する電圧変換装置を提供する。
【解決手段】 バッテリの電圧を昇圧しインバータに出力する電圧変換装置の制御部５０は、フィードバック演算部２０、フィードフォワード演算部３０、デューティ補正値演算部４０などを有している。制御部５０は、フィードバック演算部２０が演算するフィードバック項ｄｆｂと、フィードフォワード演算部３０が演算するフィードフォワード項ｄｆｆと、デューティ補正値演算部４０が入力電圧Ｖｉｎ、システム電圧Ｖｓｙｓ、及び、指令電圧Ｖｃｏｍに基づいて演算するデューティ補正値ｄｃｒとを加算することによって昇圧駆動部１５の駆動を制御するデューティ指令値ｄｕｔｙを算出する。これにより、フィードバック項とフィードフォワード項とからデューティ指令値を算出する場合に比べ、昇圧駆動部１５がインバータに出力するシステム電圧Ｖｓｙｓの変動幅を小さくすることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バッテリからの入力電圧を負荷へ出力するシステム電圧に変換する電圧変換装置に関する。

従来、リアクトルに流れる電流をスイッチングすることでバッテリの直流電圧を変換し、交流電動機を駆動するインバータなどの負荷へ出力する電圧変換装置が知られている。
図９に一般的な電圧変換装置の制御ブロックを示す。図９に示すように、電圧変換装置の制御部９０は、負荷に要求される目標電圧に対応する指令電圧Ｖｃｏｍと負荷へ入力されるシステム電圧Ｖｓｙｓとの偏差に基づいてフィードバック項ｄｆｂを演算するフィードバック演算部９１と、バッテリなどの電源から入力される入力電圧Ｖｉｎと指令電圧Ｖｃｏｍとに基づいてフィードフォワード項ｄｆｆを演算するフィードフォワード演算部９２とを備えている。制御部９０では、システム電圧Ｖｓｙｓを目標電圧に一致させるように、フィードバック項ｄｆｂ及びフィードフォワード項ｄｆｆに基づいてデューティ指令値ｄｕｔｙを演算し、当該デューティ指令値ｄｕｔｙを昇圧用スイッチング素子などから構成されている昇圧駆動部９３に出力する。例えば、特許文献１には、指令電圧Ｖｃｏｍとシステム電圧Ｖｓｙｓとの電圧偏差、及び、指令電圧Ｖｃｏｍの変化率に基づいてフィードバック制御における制御ゲインを調整する電圧変換装置が記載されている。

特許第３９６９１６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電圧変換装置では、フィードバック制御における変数として負荷変動の影響を受けるシステム電圧Ｖｓｙｓが用いられるため、システム電圧Ｖｓｙｓの変動に対して電源から供給されるバッテリ電流の変化が遅れる。すなわち、負荷に供給される負荷電流の変動位相に対してバッテリ電流の変動位相が遅れるため、システム電圧の変動が大きくなり、負荷の制御性が悪化する。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、負荷の制御性を向上する電圧変換装置を提供する。

本発明の電圧変換装置は、直流電源であるバッテリと負荷との間に設けられ、電気エネルギーを蓄積及び放出可能なリアクトルと、交互にオンオフすることでリアクトルにおける電気エネルギーの蓄積及び放出を繰り返す高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子と、高電位側スイッチング素子又は低電位側スイッチング素子のスイッチング周期に対するオン時間比率であるデューティ指令値を演算する制御部とを備え、バッテリからの入力電圧を負荷へ出力するシステム電圧に変換する。

制御部は、負荷に要求される目標電圧に対応する指令電圧とシステム電圧との偏差に基づいてデューティ指令値のフィードバック項を演算するフィードバック演算部と、入力電圧と指令電圧とに基づいてデューティ指令値のフィードフォワード項を演算するフィードフォワード演算部と、入力電圧とシステム電圧と指令電圧とに基づいてデューティ指令値のデューティ補正値を演算するデューティ補正値演算部と、を有している。本発明の電圧変換装置は、フィードバック項、フォードフォワード項、及び、デューティ補正値に基づいてデューティ指令値を算出することを特徴とする。

本発明の電圧変換装置は、デューティ指令値を算出する際、フィードバック項及びフォードフォワード項とともに用いられるデューティ補正値を入力電圧とシステム電圧と指令電圧とに基づいて演算する。これにより、負荷に供給される負荷電流とバッテリから電圧変換装置に供給されるバッテリ電流との位相差を小さくすることができるため、システム電圧の変動幅を小さくすることができる。したがって、システム電圧が入力される負荷の制御性を向上することができる。

本発明の第１実施形態による電圧変換装置の概略構成図である。 図１の電圧変換装置の制御ブロック図である。 本発明の第１実施形態によるデューティ指令値出力処理のフローチャートである。 本発明の第１実施形態による電圧変換装置による各物理量の時間変化を示す特性図である。 本発明の第２実施形態による電圧変換装置の制御ブロック図である。 本発明の第３実施形態による電圧変換装置の制御ブロック図である。 本発明の第４実施形態による電圧変換装置の制御ブロック図である。 本発明の第４実施形態による電圧変換装置におけるバッテリの内部温度と第一増幅器のゲインとの関係を示す特性図である。 比較例の電圧変換装置の制御ブロック図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による電圧変換装置１０は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源である交流電動機を駆動するシステムに適用される。
電圧変換装置１０は、図１に示すように、バッテリ１の直流電圧を昇圧し、交流電動機７を駆動するインバータ６に出力する装置であり、一般に、昇圧コンバータ又はＤＣＤＣコンバータと呼ばれる。電圧変換装置１０は、図１の一点鎖線で囲まれた部分が相当する。インバータ６及び交流電動機７は、特許請求の範囲に記載の「負荷」に相当する。

最初に、電圧変換装置１０の範囲外のシステム構成について説明する。
バッテリ１は、例えば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどの充放電可能な蓄電装置によって構成される直流電源である。電気二重層キャパシタなどもバッテリ１の一態様に含むものとする。
バッテリＥＣＵ５５は、バッテリ１のバッテリ電圧ＶＢ、内部温度Ｔｂ、充電量を表すＳＯＣなどを監視し、バッテリ１の充放電などを制御する。バッテリＥＣＵ５５は、バッテリ電圧ＶＢ、内部温度Ｔｂを制御部５０に出力する。

インバータ６は、ブリッジ接続される６つのスイッチング素子により構成されている。インバータ６は、電圧変換装置１０が生成したシステム電圧Ｖｓｙｓの直流電力が入力される。インバータ６では、ＰＷＭ制御や位相制御によって各相のスイッチング素子がオンオフされ、直流電力が三相交流電力に変換されて交流電動機７に供給される。なお、図１のインバータ６には、インバータ制御部を含むものとする。

交流電動機７は、例えば、永久磁石式同期型の三相交流電動機である。交流電動機７は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるモータジェネレータ（図２には「ＭＧ」と記す）である。交流電動機７は、力行動作により変速機などを介して駆動輪を駆動するトルクを発生する狭義の電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝達されるトルクによる回生動作によって発電する発電機としての機能を兼ね備える。以下、本明細書では、「交流電動機」の用語を「モータジェネレータ」の意味で用いる。

回転角センサ７５は、交流電動機７のロータ近傍に設けられる、例えば、レゾルバやロータリエンコーダで構成されている。回転角センサ７５は、電気角θを検出する。回転角センサ７５が検出した電気角θはインバータ６に入力され、電流ベクトル制御のｄｑ変換などの演算に用いられる。また、電気角θは、微分器７６において電気角速度ωに変換され、制御部５０に入力される。

次に、電圧変換装置１０の構成について説明する。電圧変換装置１０は、フィルタコンデンサ１１、リアクトル１２、昇圧駆動部１５、平滑コンデンサ１６、及び、制御部５０などを備える。

フィルタコンデンサ１１は、電圧変換装置１０の入力側、すなわち、バッテリ１側に設けられている。フィルタコンデンサ１１は、バッテリ１からの電源ノイズを除去する。
リアクトル１２は、リアクトル１２を流れるリアクトル電流ＩＬの大きさに応じて変化するリアクトルインダクタンスＬを有している。リアクトル１２は、電流の変化に伴って誘起電圧が発生し、電気エネルギーが蓄積される。

昇圧駆動部１５は、リアクトル１２の出力端とインバータ６の高電位ラインとの間に接続された高電位側スイッチング素子１３、及び、リアクトル１２の出力端とインバータ６の低電位ラインとの間に接続された低電位側スイッチング素子１４から構成されている。高電位側スイッチング素子１３及び低電位側スイッチング素子１４は、制御部５０からのデューティ指令により交互に、かつ、相補的にオンオフする。

高電位側スイッチング素子１３がオフで低電位側スイッチング素子１４がオンのとき、リアクトル１２にリアクトル電流ＩＬが流れ、エネルギーが蓄積される。
高電位側スイッチング素子１３がオンで低電位側スイッチング素子１４がオフのとき、リアクトル１２に蓄積されたエネルギーが放出され、入力電圧Ｖｉｎに誘起電圧が重畳された昇圧電圧が平滑コンデンサ１６に充電される。

電圧変換装置１０の入力側では、バッテリ１からの入力電圧Ｖｉｎが検出されている。また、電圧変換装置１０の出力側、すなわち、インバータ６側では、インバータ６への出力直流電圧であるシステム電圧Ｖｓｙｓが検出されている。
バッテリ側電流センサ１７は、バッテリ１から電圧変換装置１０への電流経路に設けられている。バッテリ側電流センサ１７は、バッテリ１から電圧変換装置１０への電流経路におけるバッテリ電流Ｉｂを検出する。負荷側電流センサ１８は、電圧変換装置１０からインバータ６への電流経路に設けられている。負荷側電流センサ１８は、電圧変換装置１０からインバータ６への電流経路における負荷電流Ｉｍを検出する。

次に、制御部５０の構成について、図２を参照して説明する。制御部５０は、マイコンなどにより構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスラインなどを備えている。制御部５０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。

制御部５０は、指令電圧生成部２９、フィードバック演算部２０、フィードフォワード演算部３０、及び、デューティ補正値演算部４０を有している。制御部５０は、昇圧駆動部１５が生成するシステム電圧Ｖｓｙｓを指令電圧Ｖｃｏｍに一致させるように、高電位側スイッチング素子１３及び低電位側スイッチング素子１４のスイッチング時間を規定するためのデューティ指令値ｄｕｔｙを算出する。算出されたデューティ指令値ｄｕｔｙによって昇圧駆動部１５の駆動が制御される。

第１実施形態では、高電位側スイッチング素子１３のスイッチング周期に対するオン時間比率を示すオンデューティを「デューティ指令値ｄｕｔｙ（％）」と定義する。デッドタイムを無視すれば、低電位側スイッチング素子１４のオンデューティは、高電位側スイッチング素子１３のオフデューティに一致し、「１００−ｄｕｔｙ（％）」に相当する。なお、低電位側スイッチング素子１４のオンデューティを「デューティ指令値ｄｕｔｙ（％）」と定義してもよい。

指令電圧生成部２９は、上位の車両制御回路から指令された交流電動機７に対する指令トルクｔｒｑ^*（図１参照）、及び、回転角センサ７５から取得した交流電動機７の電気角速度ωに基づいて指令電圧Ｖｃｏｍを演算する。なお、指令電圧生成部２９は、前述の上位の車両制御回路に含まれ当該車両制御回路が演算した指令電圧Ｖｃｏｍを制御部５０が取得してもよい。

フィードバック演算部２０は、比例項を演算する比例ゲイン演算器２１、並びに、積分項を演算する積分ゲイン演算器２２及び積分器２３を有している。指令電圧Ｖｃｏｍとシステム電圧Ｖｓｙｓとの偏差が入力されるフィードバック演算部２０は、指令電圧Ｖｃｏｍとシステム電圧Ｖｓｙｓとの偏差をゼロに収束させるように、ＰＩ演算により、デューティ指令値ｄｕｔｙのフィードバック項ｄｆｂを演算する。

フィードフォワード演算部３０は、入力電圧Ｖｉｎと指令電圧Ｖｃｏｍとの比に基づいて、デューティ指令値ｄｕｔｙのフィードフォワード項ｄｆｆを演算する。

デューティ補正値演算部４０は、入力された入力電圧Ｖｉｎのノイズを除去するローパスフィルタ４１（図２中では、「ＬＰＦ」と記す）、第一増幅器４２（図２中では、「Ｋ１」と記す）、除算器４３、第二増幅器４４（図２中では、「Ｋ２」と記す）を有している。デューティ補正値演算部４０におけるデューティ補正値ｄｃｒの演算内容は以下の通りである。

入力電圧Ｖｉｎの大きさを示す信号（以下、「入力電圧信号」という）が入力されると、ローパスフィルタ４１によって入力電圧信号からノイズのみが除去された「入力電圧のなまし値」としてのなまし信号が生成される。入力電圧信号となまし信号との差分である入力電圧信号のノイズは、第一増幅器４２によって増幅された後、入力電圧信号と加算される。増幅された入力電圧信号のノイズと入力電圧信号との加算結果は、除算器４３においてシステム電圧Ｖｓｙｓの大きさを示す信号（以下、「システム電圧信号」という）によって除算される。除算器４３において除算された除算結果は、フィードフォワード演算部３０が演算するフィードフォワード項ｄｆｆとの差分が演算される。除算結果とフィードフォワード項ｄｆｆとの差分は第二増幅器４４において増幅される。
デューティ補正値演算部４０は、第二増幅器４４において増幅された差分をデューティ補正値ｄｃｒとして出力する。

制御部５０は、フィードバック項ｄｆｂ、フィードフォワード項ｄｆｆ、及び、デューティ補正値ｄｃｒを加算することによって算出されるデューティ指令値ｄｕｔｙを昇圧駆動部１５に出力する。

次に、第１実施形態による電圧変換装置１０におけるデューティ指令値出力処理を図３に基づいて説明する。

最初に、ステップ（以下、「Ｓ」という）１０１において、デューティ補正値演算部４０は、入力電圧信号、システム電圧信号を取得するとともに、フィードフォワード演算部３０から指令電圧Ｖｃｏｍに基づいて演算されたフィードフォワード項ｄｆｆを取得する。
次に、Ｓ１０２において、デューティ補正値演算部４０は、デューティ補正値ｄｃｒを演算する。
次に、Ｓ１０３において、制御部５０は、フィードバック項ｄｆｂ、フィードフォワード項ｄｆｆ、及び、デューティ補正値ｄｃｒを加算することによってデューティ指令値ｄｕｔｙを算出する。
次に、Ｓ１０４において、制御部５０は、算出されたデューティ指令値ｄｕｔｙを昇圧駆動部１５に出力する。昇圧駆動部１５では、入力されるデューティ指令値ｄｕｔｙに基づいて高電位側スイッチング素子１３及び低電位側スイッチング素子１４がオンオフされる。

次に、第１実施形態による電圧変換装置１０の作用効果について図４を参照にして説明する。
図４には、第１実施形態による電圧変換装置１０における各物理量の時間変化を示す。図４では、システム電圧Ｖｓｙｓを実線ＳＬ１で図４（ａ）に示し、入力電圧Ｖｉｎを実線ＳＬ２で図４（ｂ）に示し、バッテリ電流Ｉｂと相関性が高いリアクトル電流ＩＬを実線ＳＬ３で図４（ｃ）に示し、デューティ指令値ｄｕｔｙを実線ＳＬ４で図４（ｄ）に示している。また、図４には、比較例として、図９に示すような制御ブロックを有する電圧変換装置におけるシステム電圧Ｖｓｙｓ、入力電圧Ｖｉｎ、リアクトル電流ＩＬ及びデューティ指令値ｄｕｔｙの時間変化を破線ＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ４で示す。比較例の電圧変換装置では、指令電圧Ｖｃｏｍとシステム電圧Ｖｓｙｓとの偏差に基づいて演算されるフィードバック項ｄｆｂと入力電圧Ｖｉｎと指令電圧Ｖｃｏｍとに基づいて演算されるフィードフォワード項ｄｆｆに基づいてデューティ指令値ｄｕｔｙを演算する。

図４（ａ）、（ｄ）に示すように、比較例の電圧変換装置では、デューティ指令値ｄｕｔｙ（図４（ｄ）の破線ＢＬ４）が徐々に大きくなる時刻ｔ１においてシステム電圧Ｖｓｙｓ（図４（ａ）のは線ＢＬ１）が最大となっている。デューティ指令値ｄｕｔｙは、時刻ｔ１より後の時刻ｔ２において最大になっている。すなわち、比較例の電圧変換装置では、図４（ｄ）の白抜き矢印ＷＡ１に示すように、システム電圧Ｖｓｙｓに対してデューティ指令値ｄｕｔｙには位相遅れが発生している。このため、比較例の電圧変換装置におけるシステム電圧Ｖｓｙｓは、変動の幅（図４（ａ）中の両端矢印ＣＷ１）が比較的大きくなる。

一方、第１実施形態による電圧変換装置１０では、デューティ指令値ｄｕｔｙ（図４（ｄ）の実線ＳＬ４）が時刻ｔ３において最大となった後の時刻ｔ４においてシステム電圧Ｖｓｙｓ（図４の（ａ）の実線ＳＬ１）が最大となっている。すなわち、電圧変換装置１０では、図４（ｄ）の白抜き矢印ＷＡ２に示すように、システム電圧Ｖｓｙｓに対してデューティ指令値ｄｕｔｙは位相が進んでいる。これにより、電圧変換装置１０のシステム電圧Ｖｓｙｓは、比較例の電圧変換装置のシステム電圧Ｖｓｙｓに比べ変動の幅（図４（ａ）中の両端矢印ＣＷ２）が小さくなっている。
また、電圧変換装置１０では、図４（ｂ）、（ｃ）に示す入力電圧Ｖｉｎ（図４（ｂ）の実線ＳＬ２）やリアクトル電流ＩＬ（図４（ｃ）の実線ＳＬ３）も比較例の電圧変換装置における入力電圧Ｖｉｎ（図４（ｂ）の破線ＢＬ２）やリアクトル電流ＩＬ（図４（ｃ）の破線ＢＬ３）に比べ変動の幅が小さくなっている。

（１）このように、第１実施形態による電圧変換装置１０では、指令電圧Ｖｃｏｍ及びシステム電圧Ｖｓｙｓに基づいて演算されるフィードバック項ｄｆｂ、及び、指令電圧Ｖｃｏｍ及び入力電圧Ｖｉｎに基づいて演算されるフィードフォワード項ｄｆｆに加え、入力電圧Ｖｉｎ、システム電圧Ｖｓｙｓ及び指令電圧Ｖｃｏｍに基づいてデューティ補正値ｄｃｒを演算する。これにより、デューティ指令値ｄｃｒの位相をシステム電圧Ｖｓｙｓより進め、デューティ指令値ｄｕｔｙによって制御されるシステム電圧Ｖｓｙｓの変動の幅を小さくすることができる。これにより、システム電圧Ｖｓｙｓが入力されるインバータ６及び交流電動機７の制御性を向上することができる。

（２）また、電圧変換装置１０では、デューティ補正値演算部４０は、ローパスフィルタ４１を有している。デューティ補正値演算部４０では、ローパスフィルタ４１によって取得される入力電圧信号のノイズを除去した「入力電圧のなまし値」を用いて入力電圧信号のノイズを増幅した信号を生成する。デューティ補正値演算部４０では、入力電圧信号のノイズを増幅した信号に基づいてデューティ補正値ｄｃｒを演算する。これにより、電圧変換装置１０としてはバッテリ電圧ＶＢを検出する電圧センサが不要になるため、電圧変換装置の製造コストを低減できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図５に基づいて説明する。第２実施形態による電圧変換装置は、デューティ補正値演算部における演算処理が第１実施形態と異なる。第１実施形態の実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第２実施形態による電圧変換装置における制御ブロック図を図５に示す。
第２実施形態による電圧変換装置が備えるデューティ補正値演算部６０は、第一増幅器６２（図５中では、「Ｋ１」と記す）、除算器６３、第二増幅器６４（図５中では、「Ｋ２」と記す）を有している。デューティ補正値演算部６０におけるデューティ補正値ｄｃｒの演算内容は以下の通りである。

入力電圧信号が入力されると、制御部５０が記憶しているバッテリ１の開放電圧ＯＣＶ（固定値）との差分が演算される。入力電圧Ｖｉｎと開放電圧ＯＣＶとの差分は、第一増幅器６２によって増幅される。第一増幅器６２によって増幅された入力電圧Ｖｉｎと開放電圧ＯＣＶとの差分は、入力電圧信号と加算される。増幅された差分と入力電圧信号との加算結果は、除算器６３においてシステム電圧信号によって除算される。除算器６３において除算された除算結果は、フィードフォワード演算部３０が演算するフィードフォワード項ｄｆｆとの差分が演算される。除算結果とフィードフォワード項ｄｆｆとの差分は、第二増幅器６４において増幅される。
デューティ補正値演算部６０は、第二増幅器６４において増幅された差分をデューティ補正値ｄｃｒとして出力する。

第２実施形態による電圧変換装置では、入力電圧Ｖｉｎ、システム電圧Ｖｓｙｓ、指令電圧Ｖｃｏｍに加え、制御部５０が記憶しているバッテリ１の開放電圧ＯＣＶに基づいて、デューティ補正値ｄｃｒを演算する。これにより、第２実施形態は、第１実施形態と同じ効果を奏する。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図６に基づいて説明する。第３実施形態による電圧変換装置は、デューティ補正値演算部における演算処理が第１実施形態と異なる。第１実施形態の実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第３実施形態による電圧変換装置における制御ブロック図を図６に示す。
第３実施形態による電圧変換装置が備えるデューティ補正値演算部７０は、第一増幅器７２（図６中では、「Ｋ１」と記す）、除算器７３、第二増幅器７４（図６中では、「Ｋ２」と記す）を有している。デューティ補正値演算部７０におけるデューティ補正値ｄｃｒの演算内容は以下の通りである。

入力電圧信号が入力されると、バッテリＥＣＵ５５が検出するバッテリ１のバッテリ電圧ＶＢとの差分が演算される。入力電圧Ｖｉｎとバッテリ電圧ＶＢとの差分は、第一増幅器７２によって増幅される。第一増幅器７２によって増幅された入力電圧Ｖｉｎとバッテリ電圧ＶＢとの差分は、入力電圧信号と加算される。増幅された差分と入力電圧信号との加算結果は、除算器７３においてシステム電圧信号によって除算される。除算器７３において除算された除算結果は、フィードフォワード演算部３０が演算するフィードフォワード項ｄｆｆとの差分が演算される。除算結果とフィードフォワード項ｄｆｆとの差分は、第二増幅器７４において増幅される。
デューティ補正値演算部７０は、第二増幅器７４において増幅された差分をデューティ補正値ｄｃｒとして出力する。

第３実施形態による電圧変換装置では、入力電圧Ｖｉｎ、システム電圧Ｖｓｙｓ、指令電圧Ｖｃｏｍに加え、バッテリＥＣＵ５５が検出するバッテリ１のバッテリ電圧ＶＢに基づいて、デューティ補正値ｄｃｒを演算する。これにより、第３実施形態は、第１実施形態の効果（１）と同じ効果を奏する。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図７、８に基づいて説明する。第４実施形態による電圧変換装置は、デューティ補正値演算部の構成が第１実施形態と異なる。第１実施形態の実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第４実施形態による電圧変換装置における制御ブロック図を図７に示す。
第４実施形態による電圧変換装置が備えるデューティ補正値演算部８０は、ローパスフィルタ８１（図７中では、「ＬＰＦ」と記す）、第一増幅器８２（図７中では、「Ｋ１」と記す）、除算器８３、第二増幅器８４（図７中では、「Ｋ２」と記す）を有している。デューティ補正値演算部８０におけるデューティ補正値ｄｃｒの演算内容は以下の通りである。

入力電圧信号が入力されると、ローパスフィルタ８１によって入力電圧信号からノイズのみが除去された「入力電圧のなまし値」としてのなまし信号が生成される。入力電圧信号からなまし信号を減算して得られた入力電圧信号のノイズは、第一増幅器８２によって増幅される。このとき、デューティ補正値演算部８０では、バッテリ１の内部温度Ｔｂに基づいて第一増幅器８２における増幅の度合い、すなわち、ゲインＧｎは変化させる。

ここで、第一増幅器８２のゲインＧｎとバッテリ１の内部温度Ｔｂとの関係について、図８に基づいて説明する。図８では、横軸にバッテリ１の内部温度Ｔｂをとり、縦軸に第一増幅器８２におけるゲインＧｎをとっている。

バッテリ１は、図示しない内部抵抗を有しており、内部抵抗の大きさはバッテリ１の内部温度Ｔｂの変化に応じて変化する。具体的には、内部温度Ｔｂが上昇すると、バッテリ１の内部抵抗は小さくなる。そこで、この内部温度Ｔｂと内部抵抗との関係を考慮し、第４実施形態による電圧変換装置では、図８に示すような内部温度Ｔｂと第一増幅器８２のゲインＧｎとの関係を表すゲイン特性マップを有している。このゲイン特性マップに基づくと、内部温度Ｔｂが高いほどゲインＧｎの値を大きくするよう設定される。

第一増幅器８２において増幅された入力電圧信号のノイズは、入力電圧信号と加算される。増幅された入力電圧信号のノイズと入力電圧信号との加算結果は、除算器８３においてシステム電圧信号によって除算される。除算器８３において除算された除算結果は、フィードフォワード演算部３０が演算するフィードフォワード項ｄｆｆとの差分が演算される。除算結果とフィードフォワード項ｄｆｆとの差分は、第二増幅器８４において増幅される。
デューティ補正値演算部８０は、第二増幅器８４において増幅された差分をデューティ補正値ｄｃｒとして出力する。

制御部５０は、フィードバック項ｄｆｂ、フィードフォワード項ｄｆｆ、及び、デューティ補正値ｄｃｒを加算することによって算出されるデューティ指令値ｄｕｔｙを昇圧駆動部１５に出力する。

第４実施形態による電圧変換装置では、入力電圧Ｖｉｎ、システム電圧Ｖｓｙｓ、指令電圧Ｖｃｏｍに加え、バッテリＥＣＵが検出するバッテリ１の内部温度Ｔｂに基づいて、デューティ補正値ｄｃｒを演算する。このとき、内部温度Ｔｂの大きさに応じてバッテリ１の内部抵抗が変化することを考慮し、出力電圧Ｖｉｎの変化を第一増幅器８２におけるゲインＧｎを反映させる。これにより、デューティ補正値演算部８０が出力するデューティ補正値ｄｃｒの精度が向上する。したがって、第４実施形態は、システム電圧Ｖｓｙｓが入力されるインバータ６及び交流電動機７の制御性をさらに向上することができる。

（その他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、デューティ補正値演算部は、第一増幅器、除算器、第二増幅器などを有するとした。しかしながら、デューティ補正値演算部の構成はこれに限定されない。

（イ）本発明の電圧変換装置は、入力側電圧を昇圧して出力する昇圧コンバータに限らず、入力側電圧を降圧して出力する降圧コンバータであってもよい。

（ウ）上記実施形態では、電圧変換装置の負荷として、直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ、及び、インバータが変換した三相交流電圧によって駆動される交流電動機７を用いるとした。しかしながら、「負荷」に相当する構成はこれに限定されない。例えば、Ｈブリッジ回路及び直流電動機を用いてもよい。

（エ）負荷としての交流電動機等は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として用いられるものに限らず、車両の補機用や、車両以外の電車、昇降機、一般機械等に用いられるものであってもよい。特に動作状態の変化が大きい負荷に対し、本発明の電圧変換装置は有効に適用される。

（オ）第４実施形態では、第一増幅器におけるゲインをバッテリの内部温度に基づいて図８のようにゲインを変化させるとした。しかしながら、バッテリの内部温度とゲインとの関係はこれに限定されない。

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１ ・・・バッテリ、
６ ・・・インバータ（負荷）、
７ ・・・交流電動機（モータジェネレータ、負荷）。
１０ ・・・電圧変換装置、
１２ ・・・リアクトル、
１３ ・・・高電位側スイッチング素子、
１４ ・・・低電位側スイッチング素子、
２０ ・・・フィードバック演算部、
３０ ・・・フィードフォワード演算部、
４０ ・・・デューティ補正値演算部、
５０ ・・・制御部。

Claims (6)

1. 直流電源であるバッテリ（１）と負荷（６、７）との間に設けられ、
   電気エネルギーを蓄積及び放出可能なリアクトル（１２）と、
   交互にオンオフすることで前記リアクトルにおける電気エネルギーの蓄積及び放出を繰り返す高電位側スイッチング素子（１３）及び低電位側スイッチング素子（１４）と、
   前記高電位側スイッチング素子又は前記低電位側スイッチング素子のスイッチング周期に対するオン時間比率であるデューティ指令値（ｄｕｔｙ）を演算する制御部（５０）と、
   を備え、
   前記バッテリからの入力電圧（Ｖｉｎ）を前記負荷へ出力するシステム電圧（Ｖｓｙｓ）に変換する電圧変換装置（１０）であって、
   前記制御部は、
   前記負荷に要求される目標電圧に対応する指令電圧（Ｖｃｏｍ）と前記システム電圧との偏差に基づいて前記デューティ指令値のフィードバック項（ｄｆｂ）を演算するフィードバック演算部（２０）と、
   前記入力電圧と前記指令電圧とに基づいて前記デューティ指令値のフィードフォワード項（ｄｆｆ）を演算するフィードフォワード演算部（３０）と、
   前記入力電圧と前記システム電圧と前記指令電圧とに基づいて前記デューティ指令値のデューティ補正値（ｄｃｒ）を演算するデューティ補正値演算部（４０）と、
   を有し、
   前記デューティ指令値は、前記フィードバック項、前記フォードフォワード項、及び、前記デューティ補正値に基づいて算出されることを特徴とする電圧変換装置。
2. 前記デューティ補正値演算部は、前記入力電圧のなまし値に基づいて前記デューティ補正値を演算することを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
3. 前記デューティ補正値演算部は、前記バッテリの開放電圧（ＯＣＶ）に基づいて前記デューティ補正値を演算することを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
4. 前記デューティ補正値演算部は、前記バッテリの状態を監視するバッテリＥＣＵ（５５）が検出するバッテリ電圧（ＶＢ）に基づいて前記デューティ補正値を演算することを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
5. 前記デューティ補正値演算部は、前記入力電圧と前記入力電圧のなまし値との差分を増幅する第一増幅器（４２）を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電圧変換装置。
6. 前記第一増幅器のゲインは、前記バッテリの内部温度（Ｔｂ）によって変化することを特徴とする請求項５に記載の電圧変換装置。

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