JP2015202018A - 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】 バッテリの直流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が負荷電流Ｉｍ及びバッテリ電圧ＶＢ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８に一般的な電圧変換装置の制御ブロックを示す。図８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と負荷へ出力するシステム電圧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、負荷を流れる負荷電流とバッテリのバッテリ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負荷電流とバッテリ電圧とに基づいて演算する。これにより、フィードバック演算部において負荷の変動を大きく受けるシステム電圧と指令電圧との偏差が演算される前にデューティ指令値を算出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おけるシステム電圧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３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４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。 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。図１には、便宜的にバッテリ１が有する内部抵抗を内部抵抗２で示す。内部抵抗２の電流の流れにくさを示す内部抵抗Ｒｂは、バッテリ１の内部温度Ｔｂに応じて変化する。
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には、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。制御部５０では、電気角速度ωに比例定数を乗じることによって回転数Ｎを算出する。

トルクセンサ７７は、交流電動機７の図示しない出力軸の近傍に設けられている。トルクセンサ７７は、交流電動機７が出力するトルクである出力トルクＴｒｑを検出する。トルクセンサ７７は、検出した出力トルクＴｒｑに応じた信号を制御部５０に出力する。

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、負荷電流Ｉｍ、バッテリ電圧ＶＢ、リアクトル１２のリアクトルインダクタンスＬ、時間ｔ、バッテリ１の内部抵抗Ｒｂに基づいて、デューティ補正値ｄｃｒを式（１）から演算する。

制御部５０では、各部において演算されたフィードバック項ｄｆｂとフィードフォワード項ｄｆｆとデューティ補正値ｄｃｒと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。算出されたデューティ指令値ｄｕｔｙは、昇圧駆動部１５に出力される。

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、負荷側電流センサ１８が検出する負荷電流Ｉｍ、及び、バッテリＥＣＵ５５が検出するバッテリ電圧ＶＢ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、式（１）を用いてデューティ補正値ｄｃｒを演算する。このとき、デューティ補正値演算部４０は、リアクトルインダクタンスＬとリアクトル電流ＩＬとの関係を示すリアクトル特性マップに基づいて、式（１）に含まれるリアクトルインダクタンスＬをリアクトル電流ＩＬに応じて変化させる。また、デューティ補正値演算部４０は、バッテリ１の内部抵抗Ｒｂと内部温度Ｔｂとの関係を示す内部抵抗特性マップに基づいて、式（１）に含まれる内部抵抗Ｒｂを内部温度Ｔｂに応じて変化させる。

次に、Ｓ１０３において、制御部５０は、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におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの時間変化を実線ＳＬ１で示している。図４には、比較例として、図８に示すような制御ブロックを有する電圧変換装置９０におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの時間変化を破線ＢＬ１で示している。比較例の電圧変換装置では、指令電圧とシステム電圧との偏差に基づいて演算されるフィードバック項と入力電圧と指令電圧とに基づいて演算されるフィードフォワード項に基づいてデューティ指令値ｄｕｔｙを演算する。
図４には、実線ＳＬ１及び破線ＢＬ１にいずれにおいても、力行動作におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの時間変化（時刻０から時刻ｔ１までの間）、及び回生動作におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの時間変化（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間）を示す。

図４に示すように、力行動作及び回生動作のいずれにもおいても、第１実施形態による電圧変換装置１０におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの変動幅（図４中の両端矢印ＣＷ１、ＣＷ２）は、比較例の電圧変換装置におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの変動幅（図４中の両端矢印ＣＷ３、ＣＷ４）に比べ小さくなっている。また、力行動作から回生動作への過渡期（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間）においても、第１実施形態による電圧変換装置１０におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの変動幅（図４中の両端矢印ＣＷ５）は、比較例の電圧変換装置におけるシステム電圧Ｖｓｙｓの変動幅（図４中の両端矢印ＣＷ６）に比べ小さくなっている。

このように、第１実施形態による電圧変換装置１０では、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、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、負荷電流Ｉｍ及びバッテリ電圧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、システム電圧Ｖｓｙｓと指令電圧Ｖｃｏｍとの偏差が演算されるより前にデューティ補正値ｄｃｒに基づいてデューティ指令値ｄｕｔｙを補正し出力できるため、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。

また、第１実施形態による電圧変換装置１０では、式（１）を用いてデューティ補正値ｄｃｒを演算するとき、リアクトル特性マップ及び内部抵抗特性マップに基づいて、式（１）に含まれるリアクトルインダクタンスＬ及び内部抵抗Ｒｂを変化させる。これにより、リアクトル１２を流れるリアクトル電流ＩＬの大きさやバッテリ１の内部温度Ｔｂに応じてデューティ補正値ｄｃｒを演算することができる。したがって、デューティ補正値ｄｃｒの演算精度を向上することができ、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。

（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、デューティ指令値出力処理が第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デューティ指令値出力処理のフローチャートを図６に示す。第２実施形態による電圧変換装置は、第１実施形態と異なり、負荷側電流センサ１８を有していない。

最初に、Ｓ２０１において、デューティ補正値演算部４０は、バッテリＥＣＵ５５が検出するバッテリ電圧ＶＢ、入力電圧Ｖｉｎ、及び、システム電圧Ｖｓｙｓを取得する。

次に、Ｓ２０２において、デューティ補正値演算部４０は、負荷電流Ｉｍｃ１を演算する。負荷電流Ｉｍｃ１は、第１実施形態による電圧変換装置１０の負荷側電流センサ１８で検出される負荷電流Ｉｍとは異なり、バッテリ電圧ＶＢ、入力電圧Ｖｉｎ、システム電圧Ｖｓｙｓ、平滑コンデンサ１６の電気容量Ｃ、及び、バッテリ１の内部抵抗Ｒｂに基づいて、式（２）によって演算される。

次に、Ｓ２０３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。デューティ補正値ｄｃｒは、第１実施形態の式（１）に準じた式（３）によって演算される。

次に、Ｓ２０４において、制御部５０は、デューティ指令値ｄｕｔｙを算出する。Ｓ２０４は、第１実施形態のＳ１０３と同じ処理である。
次に、Ｓ２０５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。Ｓ２０５は、第１実施形態のＳ１０４と同じ処理である。

第２実施形態による電圧変換装置では、バッテリ電圧ＶＢ、入力電圧Ｖｉｎ、システム電圧Ｖｓｙｓ、平滑コンデンサ１６の電気容量Ｃ、及び、バッテリ１の内部抵抗Ｒｂに基づいて式（２）から負荷電流Ｉｍｃ１を演算し、演算された負荷電流Ｉｍｃ１とバッテリ電圧ＶＢとに基づいて、デューティ補正値ｄｃｒを演算する。これにより、第２実施形態による電圧変換装置は、第１実施形態の効果に加え、負荷側電流センサ１８を省略することができる。したがって、第２実施形態による電圧変換装置では、電圧変換装置の製造コストを低減できるとともに、体格を小さくすることができる。

（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、デューティ指令値出力処理が第２実施形態と異なる。第２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デューティ指令値出力処理のフローチャートを図６に示す。第３実施形態による電圧変換装置は、直流電力を三相交流電力に変換して交流電動機７に電力を供給するインバータ６に限定して使用される電圧変換装置である。

最初に、Ｓ３０１において、デューティ補正値演算部４０は、インバータ６から交流電動機７への電流経路に設けられるセンサが検出するＵ相電流Ｉｕ^*、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電流Ｉｖ^*、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電流Ｉｗ^*、Ｗ相電圧Ｖｗを取得する。

次に、Ｓ３０２において、負荷電流Ｉｍｃ２を演算する。負荷電流Ｉｍｃ２は、第２実施形態における電圧変換装置の負荷電流Ｉｍｃ１とは異なり、Ｕ相電流Ｉｕ^*、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電流Ｉｖ^*、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電流Ｉｗ^*、Ｗ相電圧Ｖｗ、及び、システム電圧Ｖｓｙｓに基づいて、式（４）によって演算される。

次に、Ｓ３０３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。デューティ補正値ｄｃｒは、第２実施形態の式（３）に準じた式（５）によって演算される。

次に、Ｓ３０４において、制御部５０は、デューティ指令値ｄｕｔｙを算出する。Ｓ３０４は、第２実施形態のＳ２０４と同じ処理である。
次に、Ｓ３０５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。Ｓ３０５は、第２実施形態のＳ２０５と同じ処理である。

第３実施形態による電圧変換装置では、Ｕ相電流Ｉｕ^*、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電流Ｉｖ^*、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電流Ｉｗ^*、Ｗ相電圧Ｖｗ、及び、システム電圧Ｖｓｙｓに基づいて式（４）から負荷電流Ｉｍｃ２を演算し、演算された負荷電流Ｉｍｃ２とバッテリ電圧ＶＢと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実施形態による電圧変換装置は、第２実施形態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、デューティ指令値出力処理が第２実施形態と異なる。第２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デューティ指令値出力処理のフローチャートを図７に示す。

最初に、Ｓ４０１において、デューティ補正値演算部４０は、トルクセンサ７７が検出する出力トルクＴｒｑ、回転角センサ７５が検出する電気角速度ωより算出される回転数Ｎ、及び、システム電圧Ｖｓｙｓを取得する。

次に、Ｓ４０２において、デューティ補正値演算部４０は、負荷電流Ｉｍｃ３を演算する。負荷電流Ｉｍｃ３は、第２実施形態における負荷電流Ｉｍｃ１とは異なり、出力トルクＴｒｑ、回転数Ｎ、及び、システム電圧Ｖｓｙｓに基づいて、式（６）によって演算される。

なお、式（６）における関数ｆは、出力トルクＴｒｑ及び回転数Ｎを変数とする数式を意味する。

次に、Ｓ４０３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。デューティ補正値ｄｃｒは、第２実施形態の式（３）に準じた式（７）によって演算される。

次に、Ｓ４０４において、制御部５０は、デューティ指令値ｄｕｔｙを演算する。Ｓ４０４は、第２実施形態のＳ２０４と同じ処理である。
次に、Ｓ４０５において、制御部５０は、昇圧駆動部１５に出力する。Ｓ４０５は、第２実施形態のＳ２０５と同じ処理である。

第４実施形態による電圧変換装置では、出力トルクＴｒｑ、回転数Ｎ、及び、システム電圧Ｖｓｙｓに基づいて式（６）から負荷電流Ｉｍｃ３を演算し、演算された負荷電流Ｉｍｃ３とバッテリ電圧ＶＢと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４実施形態による電圧変換装置は、第２実施形態と同じ効果を奏する。

（その他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、式（１）、（３）、（５）、（７）を用いてデューティ補正値を演算するとした。しかしながら、デューティ補正値を演算する数式はこれに限定されない。また、上述の実施形態では、式（２）、（４）、（６）を用いて負荷電流を演算するとした。しかしながら、負荷電流を演算する数式はこれに限定されない。

（イ）上述の実施形態では、リアクトル特性マップ及び内部抵抗特性マップに基づいてリアクトルインダクタンス及びバッテリの内部抵抗の変化をデューティ補正値の演算結果に反映させるとした。しかしながら、リアクトルインダクタンス及びバッテリの内部抵抗はこれに限定されない。簡易的には、これらの数値を固定値として制御部に記憶し、デューティ補正値の演算に用いてもよい。

（ウ）第４実施形態では、デューティ補正値演算部は、トルクセンサが検出する出力トルクを用いて負荷電流を演算するとした。しかしながら、演算に用いる出力トルクはこれに限定されない。例えば、トルクセンサによって検出される出力トルクの代わりに、インバータから交流電動機への電流経路を流れる電流から演算される推定トルクを出力トルクとして負荷電流の演算に用いてもよい。この場合、トルクセンサは備えていなくてもよい。

（エ）上述の実施形態では、入力電圧と指令電圧との比に基づいてフィードフォワード項を演算するとした。このとき、入力電圧に代えてバッテリＥＣＵから入力されるバッテリ電圧を用いてもよい。

（オ）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。

（カ）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。

（キ）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。

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 (7)

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、
   前記負荷を流れる負荷電流（Ｉｍ）と前記バッテリのバッテリ電圧（ＶＢ）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. 前記負荷電流は、前記バッテリ電圧、前記システム電圧、及び、前記入力電圧に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
3. 前記負荷は、前記バッテリが供給する直流電力を三相交流電力に変換するインバータ（６）、及び、前記インバータと電気的に接続しトルクを発生または電力を発生の少なくとも一方の作動を行う交流電動機（７）を有し、
   前記負荷電流は、前記交流電動機を流れる三相交流電流（Ｉｕ^*、Ｉｖ^*、Ｉｗ^*）、前記交流電動機に入力される三相交流電圧（Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ）、及び、前記システム電圧に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の電圧変換装置。
4. 前記負荷は、前記バッテリが供給する直流電力を三相交流電力に変換するインバータ（６）、及び、前記インバータと電気的に接続しトルクを発生または電力を発生の少なくとも一方の作動を行う交流電動機（７）を有し、
   前記負荷電流は、前記交流電動機が出力する出力トルク（Ｔｒｑ）、前記交流電動機の回転数（Ｎ）、及び、前記システム電圧に基づいて算出され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は、前記リアクトルのリアクトルインダクタンス（Ｌ）、及び、前記バッテリの内部抵抗（Ｒｂ）に基づいて算出され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. 前記リアクトルインダクタンスは、前記リアクトルを流れる電流（ＩＬ）の大きさに応じ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。
7. 前記バッテリの内部抵抗は、前記バッテリの温度（Ｔｂ）に応じて変化することを特徴とする請求項５または６に記載の電圧変換装置。

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