JP2021064982A - 電圧変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】降圧動作と昇圧動作との切り替えに要する時間を短縮する機能を実現しつつ、電流がいずれの向きに流れる場合でも過剰な電流を制限し得る電圧変換装置を実現する。【解決手段】電源システム１において、電圧変換装置１０は、導電路１１及び導電路１２の少なくともいずれかを流れる電流の方向が第１電流方向である場合には、第１の候補デューティ及び第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて制御部５２が使用デューティを決定する。電圧変換装置１０は、いずれかを流れる電流の方向が第２電流方向である場合には第１の候補デューティ及び第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて制御部５２が使用デューティを決定する。【選択図】図１

Description

本開示は、電圧変換装置に関する。
従来、高圧側から入力した電圧を降圧して低圧側に出力しうるとともに、低圧側から入力した電圧を昇圧して高圧側に出力しうる電圧変換装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された昇降圧コンバータは、電圧変換部と、この電圧変換部を駆動制御するマイコンとを備えている。このマイコンは、１２Ｖ側（低圧側）及び４８Ｖ側（高圧側）の電圧値を検出し、検出した各電圧値に基づき、電圧変換部を降圧駆動しうるとともに昇圧駆動しうる。
特開２０１５−７７９３３号公報
上記の昇降圧コンバータは、降圧用のＰＷＭ信号を電圧変換部に与えることで電圧変換部を降圧動作させることができ、昇圧用のＰＷＭ信号を電圧変換部に与えることで電圧変換部を昇圧動作させることができる。しかし、この昇降圧コンバータは、降圧動作及び昇圧動作のうち一方の動作を実行している状況下で他方の動作に切り替える場合、切り替えのための移行処理に時間がかかるという問題があった。移行処理は、動作態様を切り替えるか否かの判断処理や、上記一方の動作のためのＰＷＭ信号を一旦停止して他方の動作のためにＰＷＭ信号を生成し直すといった信号切替処理などが含まれ、ある程度時間がかかってしまっていた。
本開示は、上述した課題の少なくとも一つを解決するために、降圧動作と昇圧動作との切り替えに要する時間を短縮する機能を実現しつつ、電流がいずれの向きに流れる場合でも過剰な電流を制限し得る電圧変換装置を実現する。
本開示の第１の態様に係る電圧変換装置は、
ハイサイド側スイッチとローサイド側スイッチとインダクタとを備え、第１導電路と第２導電路との間で電圧変換を行う電圧変換部と、
前記第１導電路の電圧値である第１電圧値を検出する第１電圧値検出部と、
前記第１導電路を流れる電流の値である第１電流値を検出する第１電流値検出部と、
前記第２導電路の電圧値である第２電圧値を検出する第２電圧値検出部と、
前記第２導電路を流れる電流の値である第２電流値を検出する第２電流値検出部と、
前記第１電圧値、前記第２電圧値、前記第１電流値、及び前記第２電流値に基づいて使用デューティを決定する決定部と、
前記決定部で決定した前記使用デューティに基づく第１制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力し、前記第１制御信号を反転した信号に基づく第２制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力する駆動部と、
を備え、
前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を降圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する降圧動作と、前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を昇圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する昇圧動作とを少なくとも行い、
前記決定部は、
前記第１導電路の電圧値を前記第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第１デューティ及び前記第２導電路の電圧値を前記第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第２デューティのうちの前記第２デューティの値、及び、１００％から前記第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティを定め、
前記第１導電路及び前記第２導電路のうちのいずれか一方の導電路における前記第１導電路から前記第２導電路に向かう第１電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティを定め、
前記一方の導電路における前記第１電流方向とは反対の第２電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティを定め、
前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、
前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する。
本開示の第２の態様に係る電圧変換装置は、
ハイサイド側スイッチとローサイド側スイッチとインダクタとを備え、第１導電路と第２導電路との間で電圧変換を行う電圧変換部と、
前記第１導電路の電圧値である第１電圧値を検出する第１電圧値検出部と、
前記第１導電路を流れる電流の値である第１電流値を検出する第１電流値検出部と、
前記第２導電路の電圧値である第２電圧値を検出する第２電圧値検出部と、
前記第２導電路を流れる電流の値である第２電流値を検出する第２電流値検出部と、
前記第１電圧値、前記第２電圧値、前記第１電流値、及び前記第２電流値に基づいて使用デューティを決定する決定部と、
前記決定部で決定した前記使用デューティに基づくＰＷＭ制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力し、前記ＰＷＭ制御信号を反転した信号に基づく反転制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力する駆動部と、
を備え、
前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を降圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する降圧動作と、前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を昇圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する昇圧動作と、を少なくとも行い、
前記決定部は、
前記第１導電路の電圧値を前記第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第１デューティ及び前記第２導電路の電圧値を前記第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第２デューティのうちの前記第２デューティの値、及び、１００％から前記第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティを定め、
前記第１導電路及び前記第２導電路のうちのいずれか一方の導電路における第１電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティを定め、
前記一方の導電路における前記第１電流方向とは反対の第２電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティを定め、
前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、
前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する。
本開示に係る電圧変換装置は、降圧動作と昇圧動作との切り替えに要する時間を短縮する機能を実現しつつ、電流がいずれの向きに流れる場合でも過剰な電流を制限し得る。
図１は、本開示の実施形態１の電圧変換装置を含む車載用の電源システムを概略的に例示する回路図である。 図２は、実施形態１の電圧変換装置における第１電圧値、第２電圧値、第１電流値、第２電流値、第１電力値、第２電力値、及び電流方向の関係を説明する説明図である。 図３は、実施形態１の電圧変換装置における制御部及び駆動部の具体的内容を概略的に示す説明図である。 図４は、図３で示される制御部におけるデューティ演算部の具体的内容を概念的に示す機能ブロック図である。 図５は、デューティ演算部における第１の候補デューティを決定する部分の一部機能を概念的に示す機能ブロック図である。 図６は、デューティ演算部における第２、第３の候補デューティを決定する部分の機能を概念的に示す機能ブロック図である。 図７は、デューティ演算部における第４、第５の候補デューティを決定する部分の機能を概念的に示す機能ブロック図である。
以下、本開示の実施形態を列記して例示する。なお、以下で示す〔１〕〜〔７〕の特徴は、矛盾しない範囲でどのように組み合わせてもよい。
〔１〕ハイサイド側スイッチとローサイド側スイッチとインダクタとを備え、第１導電路と第２導電路との間で電圧変換を行う電圧変換部と、前記第１導電路の電圧値である第１電圧値を検出する第１電圧値検出部と、前記第１導電路を流れる電流の値である第１電流値を検出する第１電流値検出部と、前記第２導電路の電圧値である第２電圧値を検出する第２電圧値検出部と、前記第２導電路を流れる電流の値である第２電流値を検出する第２電流値検出部と、前記第１電圧値、前記第２電圧値、前記第１電流値、及び前記第２電流値に基づいて使用デューティを決定する決定部と、前記決定部で決定した前記使用デューティに基づく第１制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力し、前記第１制御信号を反転した信号に基づく第２制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力する駆動部と、を備え、前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を降圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する降圧動作と、前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を昇圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する昇圧動作とを少なくとも行い、前記決定部は、前記第１導電路の電圧値を前記第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第１デューティ及び前記第２導電路の電圧値を前記第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第２デューティのうちの前記第２デューティの値、及び、１００％から前記第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティを定め、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちのいずれか一方の導電路における前記第１導電路から前記第２導電路に向かう第１電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティを定め、前記一方の導電路における前記第１電流方向とは反対の第２電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティを定め、前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する。
上記〔１〕に記載された電圧変換装置において、第１デューティは、第１導電路の電圧値を第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティであり、第２デューティは、第２導電路の電圧値を第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである。そして、決定部は、第１デューティ及び第２デューティのうちの第２デューティの値、及び、１００％から第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティを定める。第１デューティは昇圧動作用のデューティであり、第２デューティは降圧動作用のデューティである。つまり、上記電圧変換装置は、第１の候補デューティを使用デューティとする場合、降圧動作用のデューティ及び昇圧動作用のデューティをいずれも決定し得る環境を維持しながら、いずれか一方を常に選択して降圧動作又は昇圧動作を行うことができるようになる。そして、上記電圧変換装置は、降圧動作及び昇圧動作のいずれを優先させて第１の候補デューティを決定するかを、第１デューティと第２デューティとの関係に基づいて迅速に切り替えることができる。例えば、上記電圧変換装置は、降圧動作及び昇圧動作のうちいずれか一方を行っているときに、デューティのバランスが他方を優先させるべき状態に変化した場合、即座に他方を優先させるように第１の候補デューティを更新することができる。
このように、上記〔１〕の電圧変換装置は、第１の候補デューティを使用デューティとして動作する場合に、第１デューティと第２デューティとのバランスに基づいて降圧動作と昇圧動作とをスムーズに切り替えうる。但し、上記電圧変換装置は、所定条件下においては、使用デューティを決定する上で第１の候補デューティよりも他の候補デューティを優先させるように制限をかけることができる。具体的には、上記電圧変換装置は、第１導電路から第２導電路に向かう方向を第１電流方向とし、第１電流方向とは反対の電流方向を第２電流方向とする。そして、上記電圧変換装置は、第１導電路及び第２導電路のうちのいずれか「一方の導電路」における第１電流方向の電流目標値と「一方の導電路」の電流値とに少なくとも基づいて、第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティを定める。そして、上記電圧変換装置は、第１導電路及び第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が第１電流方向である場合に、第１の候補デューティ及び第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて使用デューティを決定する。つまり、上記電圧変換装置は、第１電流方向に電流が流れている場合において第２の候補デューティが第１の候補デューティよりも小さい場合、相対的にデューティが小さい第２の候補デューティを優先する。よって、この場合、上記電圧変換装置は、少なくとも第１の候補デューティを使用デューティとして用いる場合よりも第１電流方向の電流を制限し得る。また、上記電圧変換装置は、上記「一方の導電路」における第２電流方向の電流目標値と「一方の導電路」の電流値とに少なくとも基づいて、第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティを定める。そして、上記電圧変換装置は、第１導電路及び第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が第２電流方向である場合に、第１の候補デューティ及び第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて使用デューティを決定する。つまり、上記電圧変換装置は、第２電流方向に電流が流れている場合において第３の候補デューティが第１の候補デューティよりも大きい場合、相対的にデューティが大きい第３の候補デューティを優先する。第２電流方向に電流が流れている場合に第１の候補デューティが優先されて使用デューティが下がると第２電流方向に電流が一層増加してしまうが、上記電圧変換装置は、このような電流の増加を抑え得る。即ち、上記電圧変換装置は、上述の場合に第３の候補デューティを優先して使用デューティを上げ、第２電流方向の電流値を第２電流方向の電流目標値に近づけるように制限をかけ得る。
〔２〕前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチと前記ローサイド側スイッチと前記インダクタと第２ハイサイド側スイッチと第２ローサイド側スイッチとを備えたフルブリッジ回路を有し、前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作に基づく前記降圧動作と前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作に基づく前記昇圧動作とを少なくとも行う第１電圧変換状態と、前記第２ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を降圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する第２降圧動作と前記第２ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を昇圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する第２昇圧動作とを少なくとも行う第２電圧変換状態と、に切り替わる構成をなし、前記駆動部は、前記第１電圧変換状態のときには、前記第１制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力し前記第２制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力し、前記第２電圧変換状態のときには、前記決定部で決定した前記使用デューティに基づく第４制御信号を前記第２ローサイド側スイッチに入力し、前記第４制御信号を反転した信号に基づく第３制御信号を前記第２ハイサイド側スイッチに入力する〔１〕に記載の電圧変換装置。
上記〔２〕に記載の電圧変換装置は、フルブリッジ回路によって双方向の電圧変換を行い得る。更に、上記電圧変換装置は、第１電圧変換状態のときに限らず第２電圧変換状態のときでも第１の候補デューティを使用デューティとして動作する場合には第１デューティと第２デューティとのバランスに基づいて降圧動作と昇圧動作とをスムーズに切り替えうる。更に、上記電圧変換装置は、第２電圧変換状態のときでも、所定条件下においては、使用デューティを決定する上で第１の候補デューティよりも他の候補デューティを優先させるように制限をかけることができる。具体的には、上記電圧変換装置は、第２電圧変換状態のときでも、第１電流方向に電流が流れている場合において第２の候補デューティが第１の候補デューティよりも小さい場合、相対的にデューティが小さい第２の候補デューティを優先する。よって、この場合、上記電圧変換装置は、少なくとも第１の候補デューティを使用デューティとして用いる場合よりも第１電流方向の電流を制限し得る。また、上記電圧変換装置は、第２電圧変換状態のときでも、第２電流方向に電流が流れている場合において第３の候補デューティが第１の候補デューティよりも大きい場合、相対的にデューティが大きい第３の候補デューティを優先する。よって、上記電圧変換装置は、第３の候補デューティを優先して使用デューティを上げ、第２電流方向の電流値を第２電流方向の電流目標値に近づけるように制限をかけ得る。
〔３〕ハイサイド側スイッチとローサイド側スイッチとインダクタとを備え、第１導電路と第２導電路との間で電圧変換を行う電圧変換部と、前記第１導電路の電圧値である第１電圧値を検出する第１電圧値検出部と、前記第１導電路を流れる電流の値である第１電流値を検出する第１電流値検出部と、前記第２導電路の電圧値である第２電圧値を検出する第２電圧値検出部と、前記第２導電路を流れる電流の値である第２電流値を検出する第２電流値検出部と、前記第１電圧値、前記第２電圧値、前記第１電流値、及び前記第２電流値に基づいて使用デューティを決定する決定部と、前記決定部で決定した前記使用デューティに基づくＰＷＭ制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力し、前記ＰＷＭ制御信号を反転した信号に基づく反転制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力する駆動部と、を備え、前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を降圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する降圧動作と、前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を昇圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する昇圧動作と、を少なくとも行い、前記決定部は、前記第１導電路の電圧値を前記第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第１デューティ及び前記第２導電路の電圧値を前記第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第２デューティのうちの前記第２デューティの値、及び、１００％から前記第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティを定め、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちのいずれか一方の導電路における第１電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティを定め、前記一方の導電路における前記第１電流方向とは反対の第２電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティを定め、前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する電圧変換装置。
〔３〕の電圧変換装置は、上記〔１〕と同様の思想により、降圧動作と昇圧動作との切り替えに要する時間を短縮する機能を実現しつつ、電流がいずれの向きに流れる場合でも過剰な電流を制限し得る。
〔４〕前記決定部は、第１の電流偏差及び第２の電流偏差のうちの小さい方の偏差に基づいて前記第２の候補デューティを定め、第３の電流偏差及び第４の電流偏差のうちの大きい方の偏差に基づいて前記第３の候補デューティを定め、前記第１の電流偏差は、前記一方の導電路における前記第１電流方向の電流目標値から前記一方の導電路の電流値を減じた偏差であり、前記第２の電流偏差は、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちの前記一方の導電路とは異なる他方の導電路における前記第１電流方向の電流目標値から前記他方の導電路の電流値を減じた偏差であり、前記第３の電流偏差は、前記一方の導電路における前記第２電流方向の電流目標値から前記一方の導電路の電流値を減じた偏差であり、前記第４の電流偏差は、前記他方の導電路における前記第２電流方向の電流目標値から前記他方の導電路の電流値を減じた偏差である〔１〕から〔３〕のいずれか１つに記載の電圧変換装置。
上記〔４〕に記載された電圧変換装置は、第１の電流偏差及び第２の電流偏差のうちの小さい方の偏差に基づいて第２の候補デューティを定める。よって、上記電圧変換装置は、両導電路のうちの第１電流方向の電流をより抑えるべき方の状況に基づいて、第１電流方向の電流をより制限し得る第２の候補デューティを定め得る。また、上記電圧変換装置は、第３の電流偏差及び第４の電流偏差のうちの大きい方の偏差に基づいて第３の候補デューティを定める。よって、上記電圧変換装置は、両導電路の状況に基づいて第２電流方向の電流をより制限し得る第３の候補デューティを定め得る。
〔５〕前記決定部は、前記一方の導電路における前記第１電流方向の電力目標値と前記一方の導電路の電力値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電力を制限するための第４の候補デューティを定め、前記一方の導電路における前記第２電流方向の電力目標値と前記一方の導電路の電力値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電力を制限するための第５の候補デューティを定め、前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかの導電路を流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ、前記第２の候補デューティ、及び前記第４の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかの導電路を流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ、前記第３の候補デューティ、及び前記第５の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する〔１〕から〔４〕のいずれか１つに記載の電圧変換装置。
上記〔５〕に記載された電圧変換装置は、「一方の導電路」における第１電流方向の電力目標値と「一方の導電路」の電力値とに少なくとも基づいて、第１電流方向の電力値を制限するための第４の候補デューティを定める。そして、上記電圧変換装置は、第１電流方向に電流が流れている場合において第４の候補デューティが第１の候補デューティ及び第２の候補デューティよりも小さい場合、相対的にデューティが小さい第４の候補デューティを優先する。この場合、上記電圧変換装置は、少なくとも第１の候補デューティや第２の候補デューティを使用デューティとして用いる場合よりも第１電流方向の電力を制限し得る。また、上記電圧変換装置は、「一方の導電路」における第２電流方向の電力目標値と「一方の導電路」の電力値とに少なくとも基づいて、第２電流方向の電力を制限するための第５の候補デューティを定める。そして、上記電圧変換装置は、第２電流方向に電流が流れている場合において第５の候補デューティが第１の候補デューティや第３の候補デューティよりも大きい場合、相対的にデューティが大きい第５の候補デューティを優先する。第２電流方向に電流が流れている場合に第１の候補デューティや第３の候補デューティが優先されて使用デューティが下がると第２電流方向に電力が一層増加してしまうが、上記電圧変換装置は、このような電力の増加を抑え得る。即ち、上記電圧変換装置は、上述の場合に第５の候補デューティを優先して使用デューティを上げ、第２電流方向の電力値を第２電流方向の電力目標値に近づけるように制限をかけ得る。
〔６〕前記決定部は、第１の電力偏差及び第２の電力偏差のうちの小さい方の偏差に基づいて前記第４の候補デューティを定め、第３の電力偏差及び第４の電力偏差のうちの大きい方の偏差に基づいて前記第５の候補デューティを定め、前記第１の電力偏差は、前記一方の導電路における前記第１電流方向の電力目標値から前記一方の導電路の電力値を減じた偏差であり、前記第２の電力偏差は、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちの前記一方の導電路とは異なる他方の導電路の電力目標値から前記他方の導電路の電力値を減じた偏差であり、前記第３の電力偏差は、前記一方の導電路における前記第２電流方向の電力目標値から前記一方の導電路の電力値を減じた偏差であり、前記第４の電力偏差は、前記他方の導電路における前記第２電流方向の電力目標値から前記他方の導電路の電力値を減じた偏差である〔５〕に記載の電圧変換装置。
上記〔６〕に記載された電圧変換装置は、第１の電力偏差及び第２の電力偏差のうちの小さい方の偏差に基づいて第４の候補デューティを定める。よって、上記電圧変換装置は、両導電路のうちの第１電流方向の電力をより抑えるべき方の状況に基づいて、第１電流方向の電力をより制限し得る第４の候補デューティを定め得る。また、上記電圧変換装置は、第３の電力偏差及び第４の電力偏差のうちの大きい方の偏差に基づいて第５の候補デューティを定める。よって、上記電圧変換装置は、両導電路の状況に基づいて第２電流方向の電力をより制限し得る第５の候補デューティを定め得る。
〔７〕前記決定部は、前記大きい値又は前記小さい値のいずれに基づいて前記第１の候補デューティを定めるかを切り替える切替部を有する〔１〕から〔６〕のいずれか一つに記載の電圧変換装置。
上記〔７〕に記載された電圧変換装置は、競合する場合に降圧動作と昇圧動作のいずれを優先させるかを選択可能とすることができる。
［本開示の実施形態の詳細］
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１について説明する。
（電源システムの基本構成）
図１で示される電源システム１は、例えば車両等に搭載される車載用電源システムとして構成されている。電源システム１は、電源部８１、電源部８２、電圧変換装置１０を備えた構成をなす。電源システム１は、電源部８１又は電源部８２を電力供給源として負荷９１や負荷９２に電力を供給し得るシステムとして構成されている。
電源部８１は、例えば電気二重層コンデンサ、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の車載用蓄電部として構成されている。電源部８１は、高電位側の端子が配線７１に電気的に接続され、低電位側の端子がグラウンドに電気的に接続されている。電源部８１は、配線７１に対して所定の出力電圧を印加する。なお、本明細書では、特に限定した説明がない限り「電圧」は、グラウンドとの電位差を意味する。
電源部８２は、例えば、電気二重層コンデンサ、リチウムイオン電池、鉛蓄電池等の車載用蓄電部として構成されている。電源部８２は、高電位側の端子が配線７２に電気的に接続され、低電位側の端子がグラウンドに電気的に接続されており、配線７２に対して所定の出力電圧を印加する。電源部８２が配線７２に印加する出力電圧は、電源部８１が配線７１に印加する出力電圧よりも大きくても小さくてもよい。以下の説明では、電源部８１の出力電圧が電源部８２の出力電圧よりも大きい構成が例示される。
負荷９２は、例えばスタータ、ワイパ、オーディオ、シフトバイワイヤシステム、電動パーキングブレーキ等の車載用の負荷である。負荷９２は、配線７２に電気的に接続されており、電源部８２から供給される電力によって作動しうる。また、負荷９２は、電圧変換装置１０を介して電源部８１から供給される電力を受け得る。負荷９１は、例えばヒータ等の車載用の負荷である。負荷９１は、配線７１に電気的に接続されており、電源部８１から供給される電力によって作動しうる。また、負荷９１は、電圧変換部４０を介して電源部８２から供給される電力を受け得る。
配線７１は、導電路１１の一端と同程度の電位となるように導電路１１に電気的に接続されている。配線７２は、導電路１２の一端と同程度の電位となるように導電路１２に電気的に接続されている。
電圧変換装置１０は、電圧変換部４０、電圧値検出部２１、電圧値検出部２２、電流値検出部３１、電流値検出部３２、コンデンサ４６、コンデンサ４７、制御部５２、駆動部５４、などを備える。
電圧変換部４０は、導電路１１と導電路１２との間に設けられ、導電路１１と導電路１２との間で電圧変換を行う。電圧変換部４０は、配線７１及び配線７２のいずれか一方を入力側とし他方を出力側として電圧変換を行う回路である。電圧変換部４０は、スイッチ４１、スイッチ４２、スイッチ４３、スイッチ４４、インダクタ４５を備え、フルブリッジ回路として構成されている。スイッチ４１，４２、４３、４４は、半導体スイッチによって構成されている。スイッチ４１，４２、４３、４４は、例えばＮチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成されている。スイッチ４１及びスイッチ４２は、導電路１１とグラウンドとの間に直列に接続されている。スイッチ４３及びスイッチ４４は、導電路１２とグラウンドとの間に直列に接続されている。電圧変換部４０は、スイッチ４１とスイッチ４２との間の接続点にインダクタ４５の一端が電気的に接続され、スイッチ４３とスイッチ４４との間の接続点にインダクタ４５の他端が電気的に接続され、いわゆるＨブリッジ回路とされている。スイッチ４１のドレインには、導電路１１が電気的に接続され、導電路１１の電圧がスイッチ４１のドレインに印加される。スイッチ４１のソースには、スイッチ４２のドレインと、インダクタ４５の一端とが電気的に接続されている。スイッチ４１とインダクタ４５との接続点には、スイッチ４２のドレインが電気的に接続されている。スイッチ４２のソースはグラウンドに電気的に接続され、グラウンドの電圧（例えば、０Ｖ）が印加される。スイッチ４３のドレインには、導電路１２が電気的に接続され、導電路１２の電圧がドレインに印加される。スイッチ４３のソースには、スイッチ４４のドレインと、インダクタ４５の他端とが電気的に接続されている。スイッチ４３とインダクタ４５との接続点には、スイッチ４４のドレインが電気的に接続されている。スイッチ４４のソースはグラウンドに電気的に接続され、グラウンドの電圧（例えば、０Ｖ）が印加される。
電圧変換部４０は、第１電圧変換状態と第２電圧変換状態とに切り替わる。第１電圧変換状態は、スイッチ４１（ハイサイド側スイッチ）のオンオフ動作に基づく第１降圧動作とスイッチ４２（ローサイド側スイッチ）のオンオフ動作に基づく第１昇圧動作とを少なくとも行う状態である。電圧変換部４０は、導電路１１に印加された電圧を降圧して導電路１２に出力電圧を印加するように第１降圧動作を行う。電圧変換部４０は、導電路１２に印加された電圧を昇圧して導電路１１に出力電圧を印加するように第１昇圧動作を行う。第２電圧変換状態は、スイッチ４３（第２ハイサイド側スイッチ）のオンオフ動作による第２降圧動作とスイッチ４４（第２ローサイド側スイッチ）のオンオフ動作による第２昇圧動作とを少なくとも行う状態である。電圧変換部４０は、導電路１２に印加された電圧を降圧して導電路１１に出力電圧を印加するように第２降圧動作を行う。電圧変換部４０は、導電路１１に印加された電圧を昇圧して導電路１２に出力電圧を印加するように第２昇圧動作を行う。
コンデンサ４６は、一端が導電路１１に電気的に接続され、他端はグラウンドに電気的に接続されている。コンデンサ４７は、一端が導電路１２に電気的に接続され、他端はグラウンドに電気的に接続されている。
電圧値検出部２１及び電圧値検出部２２は、いずれも公知の電圧検出回路として構成されている。電圧値検出部２１は、導電路１１の電圧値を検出する。電圧値検出部２１は、検出した電圧値を示すアナログ電圧を制御部５２に出力する。電圧値検出部２２は、導電路１２の電圧値を検出する。電圧値検出部２２は、検出した電圧値を示すアナログ電圧を制御部５２に出力する。
電流値検出部３１及び電流値検出部３２は、いずれも公知の電流検出回路として構成されている。電流値検出部３１は、導電路１１を流れる電流の値を検出する。電流値検出部３２は、導電路１２を流れる電流の値を検出する。
制御部５２は、例えばＭＣＵ（Micro Controller Unit）として構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などからなる演算処理部、ＲＯＭ（Read only memory）、ＲＡＭ（Random access memory）などからなる記憶部等を備えて構成されている。制御部５２は、電圧値検出部２１が検出した導電路１１の電圧値と電圧値検出部２２が検出した導電路１２の電圧値とに基づいてＰＷＭ信号を生成し、駆動部５４に出力するように動作する。
駆動部５４は、第１電圧変換状態のときには、第１制御信号をスイッチ４１（ハイサイド側スイッチ）に入力し第２制御信号をスイッチ４２（ローサイド側スイッチ）に入力する。駆動部５４は、第２電圧変換状態のときには、第４制御信号をスイッチ４４（第２ローサイド側スイッチ）に入力し第３制御信号をスイッチ４３（第２ハイサイド側スイッチ）に入力する。第１制御信号は、第１電圧変換状態のときに決定部で決定した使用デューティに基づくＰＷＭ信号である。第２制御信号は、第１制御信号を反転した信号に基づくオンオフ信号である。第４制御信号は、第２電圧変換状態のときに決定部で決定した使用デューティに基づくＰＷＭ信号である。第３制御信号は、第４制御信号を反転した信号に基づくオンオフ信号である。
（電圧変換装置の詳細構成）
実施形態１の電圧変換装置１０では、導電路１１は、第１導電路の一例に相当する。導電路１２は、第２導電路の一例に相当する。スイッチ４１は、ハイサイド側スイッチの一例に相当する。スイッチ４２は、ローサイド側スイッチの一例に相当する。スイッチ４３は、第２ハイサイド側スイッチの一例に相当する。スイッチ４４は、第２ローサイド側スイッチの一例に相当する。電圧値検出部２１は、第１電圧値検出部の一例に相当する。電圧値検出部２２は、第２電圧値検出部の一例に相当する。電流値検出部３１は、第１電流値検出部の一例に相当する。電流値検出部３２は、第２電流値検出部の一例に相当する。制御部５２は、決定部の一例に相当し、第１電圧値、第２電圧値、第１電流値、第２電流値、第１電力値、第２電力値、に基づいて使用デューティを決定する。
図２は、電圧変換装置１０における第１電圧値Ｖ１、第２電圧値Ｖ２、第１電流値Ｉ１、第２電流値Ｉ２、第１電力値Ｐ１、第２電力値Ｐ２、第１電流方向、第２電流方向の関係を説明する説明図である。
実施形態１では、導電路１１が第１導電路であるため、電圧値検出部２１は第１導電路の電圧の値である第１電圧値Ｖ１を検出する。そして、導電路１２が第２導電路であるため、電圧値検出部２２は第２導電路の電圧の値である第２電圧値Ｖ２を検出する。電流値検出部３１は、第１導電路を流れる電流の値である第１電流値Ｉ１を検出する。電流値検出部３２は、第２導電路を流れる電流の値である第２電流値Ｉ２を検出する。第１電流値Ｉ１及び第２電流値Ｉ２はいずれも、第１導電路（導電路１１）から第２導電路（導電路１２）に向かう電流の方向が正の方向であり、第２導電路（導電路１２）から第１導電路（導電路１１）に向かう電流の方向が負の方向である。第１導電路（導電路１１）から第２導電路（導電路１２）に向かう電流の方向は、第１電流方向である。第２導電路（導電路１２）から第１導電路（導電路１１）に向かう電流の方向は、第２電流方向である。
電力については、第１電流方向に電流が流れている場合の電力が正の電力であり、第２電流方向に電流が流れている場合の電力が負の電力である。第１導電路（導電路１１）の電力値Ｐ１は、Ｐ１＝Ｖ１×Ｉ１である。Ｖ１＞０であるため、電力値Ｐ１は、第１導電路（導電路１１）において第１電流方向に電流が流れている場合（Ｉ１が正の値である場合）には正の値となる。電力値Ｐ１は、第１導電路（導電路１１）において第２電流方向に電流が流れている場合（Ｉ１が負の値である場合）には負の値となる。第２導電路（導電路１２）の電力値Ｐ２は、Ｐ２＝Ｖ２×Ｉ２である。Ｖ２＞０であるため、電力値Ｐ２は、第２導電路（導電路１２）において第１電流方向に電流が流れている場合（Ｉ２が正の値である場合）には正の値となる。電力値Ｐ２は、第２導電路（導電路１２）において第２電流方向に電流が流れている場合（Ｉ２が負の値である場合）には負の値となる。
図３は、制御部５２と駆動部５４とを示す図であり、更に、制御部５２の各機能をブロックとして示す図である。
ＡＤ変換部５２Ａは、各種アナログデータをデジタルデータに変換する機能を有する。ＡＤ変換部５２Ａは、電圧値検出部２１，２２及び電流値検出部３１，３２からの各検出値（アナログ値）をデジタル値に変換し得る。
デューティ演算部５２Ｂは、第１電圧値Ｖ１、第２電圧値Ｖ２、第１電流値Ｉ１、第２電流値Ｉ２、第１電力値Ｐ１、第２電力値Ｐ２、に基づいて使用デューティＤｕを決定する機能を有する部分である。デューティ演算部５２Ｂによる使用デューティＤｕの生成方法は後述される。
ＰＷＭ信号生成部５２Ｃは、デューティ演算部５２Ｂによって決定された使用デューティＤｕをデューティとするＰＷＭ信号Ｓｐを生成し、駆動部５４に向けて出力する機能を有する部分である。
動作選択部５２Ｄは、電圧変換部４０を第１電圧変換状態とするか第２電圧変換状態とするかを外部ＥＣＵなどの外部装置からの指示に応じて選択する機能を有する部分である。第１電圧変換状態への切り替えを指示する第１指示が外部装置から制御部５２に対して与えられた場合、動作選択部５２Ｄは、第１電圧変換状態であることを示す信号又は情報をデューティ演算部５２Ｂ及び駆動部５４に与える。第２電圧変換状態への切り替えを指示する第２指示が外部装置から制御部５２に対して与えられた場合、動作選択部５２Ｄは、第２電圧変換状態であることを示す信号又は情報をデューティ演算部５２Ｂ及び駆動部５４に与える。
図４のように、デューティ演算部５２Ｂは、候補デューティ決定部１１０，１２０，１３０，１４０，１５０を備える。更に、デューティ演算部５２Ｂは、最小値選択部１６２と最大値選択部１６４と選択部１６６と切替部１６０とを備える。
候補デューティ決定部１１０は、第１の候補デューティＤ１を決定する機能を有する部分であり、デューティ決定部１１１とデューティ決定部１１２と最小値選択部１１３と最大値選択部１１４と選択部１１６とを備える。
図５のように、デューティ決定部１１１は、第１生成部１８１と第２生成部１８２と選択部１８４とを備える。第１生成部１８１は、偏差算出部１８１Ａと演算部１８１Ｂとを備える。第２生成部１８２は、偏差算出部１８２Ａと演算部１８２Ｂとを備える。
偏差算出部１８１Ａは、第１電圧変換状態用の第１導電路（導電路１１）の電圧目標値Ｖｒｅｆ１１から第１導電路（導電路１１）の第１電圧値Ｖ１を減じた値を正負反転した値ΔＶ１１を算出する。ΔＶ１１は、ΔＶ１１＝Ｖ１−Ｖｒｅｆ１１の式で表すことができる。演算部１８１Ｂは、偏差ΔＶ１１に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によってデューティＤ１１を算出する。デューティＤ１１は、反転した偏差に基づきフィードバック演算によって得られるデューティである。デューティＤ１１は、第１電圧値Ｖ１に基づいて第１導電路（導電路１１）の電圧値を上記電圧目標値Ｖｒｅｆ１１に近づけるデューティ（第１デューティ）を１００％から減じた値に相当する。
同様に、偏差算出部１８２Ａは、第２電圧変換状態用の第１導電路（導電路１１）の電圧目標値Ｖｒｅｆ１２から第１導電路（導電路１１）の第１電圧値Ｖ１を減じた値を反転した値ΔＶ１２を算出する。ΔＶ１２は、ΔＶ１２＝Ｖ１−Ｖｒｅｆ１２の式で表すことができる。演算部１８２Ｂは、偏差ΔＶ１２に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によってデューティＤ１３を算出する。デューティＤ１３は、反転した偏差に基づきフィードバック演算によって得られるデューティである。デューティＤ１３は、第１電圧値Ｖ１に基づいて第１導電路（導電路１１）の電圧値を上記電圧目標値Ｖｒｅｆ１２に近づけるデューティ（第１デューティ）を１００％から減じた値に相当する。
選択部１８４は、現在の状態が第１電圧変換状態である場合には、第１生成部１８１で生成されたデューティＤ１１を比較対象となる一方のデューティＤａとするように選択する。また、選択部１８４は、現在の状態が第２電圧変換状態である場合には、第２生成部１８２で生成されたデューティＤ１３を比較対象となる一方のデューティＤａとするように選択する。
図５のように、デューティ決定部１１２は、第１生成部１９１と第２生成部１９２と選択部１９４とを備える。第１生成部１９１は、偏差算出部１９１Ａと演算部１９１Ｂとを備える。第２生成部１９２は、偏差算出部１９２Ａと演算部１９２Ｂとを備える。
偏差算出部１９１Ａは、第１電圧変換状態用の第２導電路の電圧目標値Ｖｒｅｆ２１から第２導電路（導電路１２）の第２電圧値Ｖ２を減じた値ΔＶ２１を算出する。ΔＶ２１は、ΔＶ２１＝Ｖｒｅｆ２１−Ｖ２の式で表すことができる。演算部１９１Ｂは、偏差ΔＶ２１に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第２導電路（導電路１２）の電圧値を上記電圧目標値Ｖｒｅｆ２１に近づけるようにデューティＤ１２を算出する。
同様に、偏差算出部１９２Ａは、第２電圧変換状態用の第２導電路の電圧目標値Ｖｒｅｆ２２から第２導電路（導電路１２）の第２電圧値Ｖ２を減じた値ΔＶ２２を算出する。ΔＶ２２は、ΔＶ２２＝Ｖｒｅｆ２２−Ｖ２の式で表すことができる。演算部１９２Ｂは、偏差ΔＶ２２に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第２導電路（導電路１２）の電圧値を上記電圧目標値Ｖｒｅｆ２２に近づけるようにデューティＤ１４を算出する。
選択部１９４は、現在の状態が第１電圧変換状態である場合には、第１生成部１９１で生成されたデューティＤ１２を比較対象となる他方のデューティＤｂとするように選択する。また、選択部１９４は、現在の状態が第２電圧変換状態である場合には、第２生成部１９２で生成されたデューティＤ１４を比較対象となる他方のデューティＤｂとするように選択する。
図４で示される最小値選択部１１３は、デューティ決定部１１１で決定したデューティＤａ及びデューティ決定部１１２で決定したデューティＤｂのうちの最小値（小さい値）を選択する。最大値選択部１１４は、デューティ決定部１１１で決定したデューティＤａ及びデューティ決定部１１２で決定したデューティＤｂのうちの最大値（大きい値）を選択する。
選択部１１６は、最小値選択部１１３で選択された最小値及び最大値選択部１１４で選択された最大値のうち切替部１６０で指示された方を選択する。選択部１１６が最大値（大きい値）と最小値（小さい値）のいずれを選択するかは切替部１６０からの指示によって決定される。例えば、切替部１６０は、最大値（大きい値）の選択を指示する場合には第１信号を出力し、最小値（小さい値）の選択を指示する場合には第２信号を出力するようになっている。この場合、切替部１６０から第１信号が出力されている場合には、選択部１１６は、最大値選択部１１４で選択された値（大きい値）を選択する。また、切替部１６０から第２信号が出力されている場合には、選択部１１６は、最小値選択部１１３で選択された値（小さい値）を選択する。なお、切替部１６０による指示方法は上記の例に限定されず、例えば、最大値（大きい値）の選択を指示する場合にフラグ情報を記憶し、最小値（小さい値）の選択を指示する場合にフラグ情報を記憶しないような指示方法であってもよい。なお、切替部１６０による設定は、外部からの操作や情報入力によって更新されるようになっている。
この例では、第１電圧変換状態では、第１導電路（導電路１１）の電圧値を第１電圧変換状態での第１導電路の電圧目標値Ｖｒｅｆ１１に近づけるデューティが第１デューティである。仮に、Ｖｒｅｆ１１とＶ１の偏差（Ｖｒｅｆ１１−Ｖ１）に基づいて演算部１８１Ｂが演算を行った場合のデューティが第１デューティに相当する。一方、Ｄ１１は、Ｖｒｅｆ１１とＶ１の偏差（Ｖｒｅｆ１１−Ｖ１）を反転した値に基づいて演算部１８１Ｂが演算を行って得られたデューティであり、Ｄ１１は、１００％から第１デューティを減じた値に相当する。第１電圧変換状態のときには、Ｄ１１がＤａとなり、第２デューティに相当するＤ１２がＤｂとなる。よって、制御部５２は、第２デューティの値、及び、１００％から第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティＤ１を定める。なお、ここでは１００％から第１デューティを減じた値（Ｄ１１）を算出する一例を示したが、他の方法で「１００％から第１デューティを減じた値」を算出してもよい。例えば、偏差（Ｖｒｅｆ１１−Ｖ１）に基づいて第１デューティを算出し、これを１００％から減算して求めてもよい。
この例では、第２電圧変換状態では、第１導電路（導電路１１）の電圧値を第２電圧変換状態での第１導電路の電圧目標値Ｖｒｅｆ１２に近づけるデューティが第１デューティである。仮に、Ｖｒｅｆ１２とＶ１の偏差（Ｖｒｅｆ１２−Ｖ１）に基づいて演算部１８２Ｂが演算を行った場合のデューティが第１デューティに相当する。一方、Ｄ１３は、Ｖｒｅｆ１２とＶ１の偏差（Ｖｒｅｆ１２−Ｖ１）を反転した値に基づいて演算部１８２Ｂが演算を行って得られたデューティであり、Ｄ１３は、１００％から第１デューティを減じた値に相当する。第２電圧変換状態のときには、Ｄ１３がＤａとなり、第２デューティに相当するＤ１４がＤｂとなる。よって、制御部５２は、第２デューティの値、及び、１００％から第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティＤ１を定める。なお、ここでは１００％から第１デューティを減じた値（Ｄ１３）を算出する一例を示したが、他の方法で「１００％から第１デューティを減じた値」を求めてもよい。例えば、偏差（Ｖｒｅｆ１２−Ｖ１）に基づいて第１デューティを算出し、これを１００％から減算して求めてもよい。
図６のように、候補デューティ決定部１２０は、第１生成部１２１と第２生成部１２２と選択部１２４とを備える。第１生成部１２１は、偏差算出部１２１Ａと演算部１２１Ｂとを備える。第２生成部１２２は、偏差算出部１２２Ａと演算部１２２Ｂとを備える。
偏差算出部１２１Ａは、第１導電路（導電路１１）の第１電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ１１から第１導電路（導電路１１）の第１電流値Ｉ１を減じた値ΔＩ１１を算出する。ΔＩ１１は、ΔＩ１１＝Ｉｒｅｆ１１−Ｉ１の式で表すことができる。演算部１２１Ｂは、偏差ΔＩ１１に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第１導電路（導電路１１）の電流値を上記電流目標値Ｉｒｅｆ１１に近づけるようにデューティＤ２１を算出する。同様に、偏差算出部１２２Ａは、第２導電路（導電路１２）の第１電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ２１から第２導電路（導電路１２）の第２電流値Ｉ２を減じた値ΔＩ２１を算出する。ΔＩ２１は、ΔＩ２１＝Ｉｒｅｆ２１−Ｉ２の式で表すことができる。演算部１２２Ｂは、偏差ΔＩ２１に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第２導電路（導電路１２）の電流値を上記電流目標値Ｉｒｅｆ２１に近づけるようにデューティＤ２２を算出する。選択部１２４は、第１生成部１２１で生成されたデューティＤ２１と第２生成部１２２で生成されたデューティＤ２２のうちの小さい方を第２の候補デューティＤ２として選択する。
このように、決定部の一例に相当する制御部５２は、ΔＩ１１（第１の電流偏差）及びΔＩ２１（第２の電流偏差）のうちの小さい方の偏差に基づいて第２の候補デューティＤ２を定める。第１の電流偏差ΔＩ１１は、導電路１１（一方の導電路）における第１電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ１１から導電路１１（一方の導電路）の電流値Ｉ１を減じた偏差である。第２の電流偏差ΔＩ２１は、導電路１２（他方の導電路）における第１電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ２１から導電路１２（他方の導電路）の電流値Ｉ２を減じた偏差である。
図６のように、候補デューティ決定部１３０は、第１生成部１３１と第２生成部１３２と選択部１３４とを備える。第１生成部１３１は、偏差算出部１３１Ａと演算部１３１Ｂとを備える。第２生成部１３２は、偏差算出部１３２Ａと演算部１３２Ｂとを備える。
偏差算出部１３１Ａは、第１導電路（導電路１１）の第２電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ１２から第１導電路（導電路１１）の第１電流値Ｉ１を減じた値ΔＩ１２を算出する。ΔＩ１２は、ΔＩ１２＝Ｉｒｅｆ１２−Ｉ１の式で表すことができる。演算部１２１Ｂは、偏差ΔＩ１２に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第１導電路（導電路１１）の電流値を上記電流目標値Ｉｒｅｆ１２に近づけるようにデューティＤ３１を算出する。同様に、偏差算出部１３２Ａは、第２導電路（導電路１２）の第２電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ２２から第２導電路（導電路１２）の第２電流値Ｉ２を減じた値ΔＩ２２を算出する。ΔＩ２２は、ΔＩ２２＝Ｉｒｅｆ２２−Ｉ２の式で表すことができる。演算部１３２Ｂは、偏差ΔＩ２２に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第２導電路（導電路１２）の電流値を上記電流目標値Ｉｒｅｆ２２に近づけるようにデューティＤ３２を算出する。選択部１３４は、第１生成部１３１で生成されたデューティＤ３１と第２生成部１３２で生成されたデューティＤ３２のうちの大きい方を第３の候補デューティＤ３として選択する。
このように決定部の一例に相当する制御部５２は、ΔＩ１２（第３の電流偏差）及びΔＩ２２（第４の電流偏差）のうちの大きい方の偏差に基づいて第３の候補デューティＤ３を定る。第３の電流偏差ΔＩ１２は、導電路１１（一方の導電路）における第２電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ１２から導電路１１（一方の導電路）の電流値Ｉ１を減じた偏差である。第４の電流偏差ΔＩ２２は、導電路１２（他方の導電路）における第２電流方向の電流目標値Ｉｒｅｆ２２から導電路１２（他方の導電路）の電流値Ｉ２を減じた偏差である。
図７のように、候補デューティ決定部１４０は、第１生成部１４１と第２生成部１４２と選択部１４４とを備える。第１生成部１４１は、偏差算出部１４１Ａと演算部１４１Ｂとを備える。第２生成部１４２は、偏差算出部１４２Ａと演算部１４２Ｂとを備える。
偏差算出部１４１Ａは、第１導電路（導電路１１）の第１電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ１１から第１導電路（導電路１１）の第１電力値Ｐ１を減じた値ΔＰ１１を算出する。ΔＰ１１は、ΔＰ１１＝Ｐｒｅｆ１１−Ｐ１の式で表すことができる。演算部１２１Ｂは、偏差ΔＰ１１に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第１導電路（導電路１１）の電力値を上記電力目標値Ｐｒｅｆ１１に近づけるようにデューティＤ４１を算出する。同様に、偏差算出部１４２Ａは、第２導電路（導電路１２）の第１電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ２１から第２導電路（導電路１２）の第２電力値Ｐ２を減じた値ΔＰ２１を算出する。ΔＰ２１は、ΔＰ２１＝Ｐｒｅｆ２１−Ｐ２の式で表すことができる。演算部１４２Ｂは、偏差ΔＰ２１に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第２導電路（導電路１２）の電力値を上記電力目標値Ｐｒｅｆ２１に近づけるようにデューティＤ４２を算出する。選択部１４４は、第１生成部１４１で生成されたデューティＤ４１と第２生成部１２２で生成されたデューティＤ４２のうちの小さい方を第４の候補デューティＤ４として選択する。
決定部の一例に相当する制御部５２は、第１の電力偏差ΔＰ１１及び第２の電力偏差ΔＰ２１のうちの小さい方の偏差に基づいて第４の候補デューティＤ４を定める。第１の電力偏差ΔＰ１１は、導電路１１（一方の導電路）における第１電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ１１から導電路１１（一方の導電路）の電力値Ｐ１を減じた偏差である。第２の電力偏差ΔＰ２１は、導電路１２（他方の導電路）における第１電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ２１から導電路１２（他方の導電路）の電力値Ｐ２を減じた偏差であり、
図７のように、候補デューティ決定部１５０は、第１生成部１５１と第２生成部１５２と選択部１５４とを備える。第１生成部１５１は、偏差算出部１５１Ａと演算部１５１Ｂとを備える。第２生成部１５２は、偏差算出部１５２Ａと演算部１５２Ｂとを備える。
偏差算出部１５１Ａは、第１導電路（導電路１１）の第２電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ１２から第１導電路（導電路１１）の第１電力値Ｐ１を減じた値ΔＰ１２を算出する。ΔＰ１２は、ΔＰ１２＝Ｐｒｅｆ１２−Ｐ１の式で表すことができる。演算部１５１Ｂは、偏差ΔＰ１２に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第１導電路（導電路１１）の電流値を上記電力目標値Ｐｒｅｆ１２に近づけるようにデューティＤ５１を算出する。同様に、偏差算出部１５２Ａは、第２導電路（導電路１２）の第２電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ２２から第２導電路（導電路１２）の第２電力値Ｐ２を減じた値ΔＰ２２を算出する。ΔＰ２２は、ΔＰ２２＝Ｐｒｅｆ２２−Ｐ２の式で表すことができる。演算部１５２Ｂは、偏差ΔＰ２２に基づき、公知のフィードバック演算方式（例えばＰＩ演算方式など）によって第２導電路（導電路１２）の電力値を上記電力目標値Ｐｒｅｆ２２に近づけるようにデューティＤ５２を算出する。選択部１５４は、第１生成部１５１で生成されたデューティＤ５１と第２生成部１５２で生成されたデューティＤ５２のうちの大きい方を第５の候補デューティＤ５として選択する。
決定部の一例に相当する制御部５２は、第３の電力偏差ΔＰ１２及び第４の電力偏差ΔＰ２２のうちの大きい方の偏差に基づいて第５の候補デューティＤ５を定める。第３の電力偏差ΔＰ１２は、導電路１１（一方の導電路）における第２電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ１２から導電路１１（一方の導電路）の電力値Ｐ１を減じた偏差である。第４の電力偏差ΔＰ２２は、導電路１２（他方の導電路）における第２電流方向の電力目標値Ｐｒｅｆ２２から導電路１２（他方の導電路）の電力値Ｐ２を減じた偏差である。
上記の電圧目標値Ｖｒｅｆ１１，Ｖｒｅｆ１２，Ｖｒｅｆ２１，Ｖｒｅｆ２２は、外部ＥＣＵなどの外部装置から制御部５２に与えられる。同様に、上記の電流目標値Ｉｒｅｆ１１，Ｉｒｅｆ１２，Ｉｒｅｆ２１，Ｉｒｅｆ２２は、外部ＥＣＵなどの外部装置から制御部５２に与えられる。同様に、上記の電力目標値Ｐｒｅｆ１１，Ｐｒｅｆ１２，Ｐｒｅｆ２１，Ｐｒｅｆ２２は、外部ＥＣＵなどの外部装置から制御部５２に与えられる。いずれの目標値も、制御部５２に設けられた記憶部に保持される。
図４に示される最小値選択部１６２は、第１の候補デューティＤ１、第２の候補デューティＤ２、第４の候補デューティＤ４のうちから最小値を選択する。
最大値選択部１６４は、第１の候補デューティＤ１、第３の候補デューティＤ３、第５の候補デューティＤ５のうちから最大値を選択する。
図４で示される選択部１６６は、最小値選択部１６２で選択された最小値Ｄｍと最大値選択部１６４で選択された最大値Ｄｎのうちからいずれかを使用デューティＤｕとして選択する。選択部１６６は、導電路１１を流れる電流の方向が第１電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第２の候補デューティＤ２、及び第４の候補デューティＤ４のうちの最小値Ｄｍを使用デューティＤｕを決定する。また、選択部１６６は、導電路１１を流れる電流の方向が第２電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第３の候補デューティＤ３、及び第５の候補デューティＤ５のうちの最大値Ｄｎを使用デューティＤｕを決定する。図３で示されるＰＷＭ信号生成部５２Ｃは、デューティを使用デューティＤｕとするＰＷＭ信号Ｓｐを生成し、このＰＷＭ信号Ｓｐを駆動部５４に出力する。なお、制御部５２が使用デューティＤｕの決定する周期は予め定められた短時間であり、実現可能な短い時間間隔であればよい。
図３のように、駆動部５４は、ＦＥＴ駆動回路６０，６２と、ＰＷＭ反転回路６４と、を備える。ＦＥＴ駆動回路６０は、入力されるＰＷＭ信号Ｓｐ（制御部５２が出力するＰＷＭ信号であり、デューティが使用デューティＤｕとされたＰＷＭ信号）のデューティと同程度のデューティのＰＷＭ信号を出力する。ＰＷＭ反転回路６４は、制御部５２が出力するＰＷＭ信号Ｓｐを反転させる機能を有する。ＰＷＭ反転回路６４は、制御部５２とＦＥＴ駆動回路６０との接続点とＦＥＴ駆動回路６２との間に配されている。ＰＷＭ反転回路６４は入力されるＰＷＭ信号Ｓｐ（制御部５２が出力するＰＷＭ信号）がハイレベル信号の期間にローレベル信号を出力し、入力されるＰＷＭ信号Ｓｐがローレベル信号の期間にハイレベル信号を出力する。ＦＥＴ駆動回路６２は、入力されるＰＷＭ信号（ＰＷＭ反転回路６４が出力するＰＷＭ信号）のデューティと同程度のデューティのＰＷＭ信号を出力する。但し、ＦＥＴ駆動回路６２は、ＦＥＴ駆動回路６２が出力するＰＷＭ信号の各オン時間がＦＥＴ駆動回路６０が出力するＰＷＭ信号のオン時間と重ならないようにデッドタイムを設定しつつＰＷＭ信号を出力する。
駆動部５４は、第１電圧変換状態のときには、ＦＥＴ駆動回路６０からの信号の出力先をスイッチ４１とし、ＦＥＴ駆動回路６２からの信号の出力先をスイッチ４２とする。第１電圧変換状態のとき、ＦＥＴ駆動回路６０は、入力されるＰＷＭ信号Ｓｐ（制御部５２が出力するＰＷＭ信号）がハイレベル信号の期間にスイッチ４１のゲートにオン信号を与える。そして、ＦＥＴ駆動回路６０は、ＰＷＭ信号Ｓｐがローレベル信号の期間にスイッチ４１のゲートにオフ信号を与える。ＦＥＴ駆動回路６０がスイッチ４１のゲートに与えるオン信号は、スイッチ４１をオン動作させ得る電圧に設定される。第１電圧変換状態のときには、ＦＥＴ駆動回路６２は、制御部５２が出力するＰＷＭ信号Ｓｐがハイレベル信号の期間にスイッチ４２のゲートにオフ信号を与える。そして、ＦＥＴ駆動回路６２は、ＰＷＭ信号Ｓｐがローレベル信号の期間にデッドタイムを設定しつつスイッチ４２のゲートにオン信号を与える。
駆動部５４は、第２電圧変換状態のときには、ＦＥＴ駆動回路６０からの信号の出力先をスイッチ４４とし、ＦＥＴ駆動回路６２からの信号の出力先をスイッチ４３とする。第２電圧変換状態のとき、ＦＥＴ駆動回路６０は、入力されるＰＷＭ信号Ｓｐ（制御部５２が出力するＰＷＭ信号）がハイレベル信号の期間にスイッチ４４のゲートにオン信号を与える。そして、ＦＥＴ駆動回路６０は、ＰＷＭ信号Ｓｐがローレベル信号の期間にスイッチ４４のゲートにオフ信号を与える。ＦＥＴ駆動回路６０がスイッチ４４のゲートに与えるオン信号は、スイッチ４４をオン動作させ得る電圧に設定される。第２電圧変換状態のときには、ＦＥＴ駆動回路６２は、制御部５２が出力するＰＷＭ信号Ｓｐがハイレベル信号の期間にスイッチ４３のゲートにオフ信号を与える。そして、ＦＥＴ駆動回路６２は、ＰＷＭ信号Ｓｐがローレベル信号の期間にデッドタイムを設定しつつスイッチ４３のゲートにオン信号を与える。
次に、電圧変換装置１０の動作が説明される。制御部５２は、外部装置からの指示に応じて電圧変換部４０を第１電圧変換状態に制御する場合、スイッチ４３をオン状態とし、スイッチ４４をオフ状態とする。この場合のスイッチ４３，４４の切り替えは、制御部５２の指示によって駆動部５４によって行われ得るが、制御部５２が直接切り替えてもよい。そして、制御部５２は、電圧変換部４０に第１降圧動作と第１昇圧動作とを行わせる。第１降圧動作は、スイッチ４１のオンオフ動作により導電路１１に印加された電圧を降圧して導電路１２に出力電圧を印加する動作である。第１昇圧動作は、スイッチ４２のオンオフ動作により導電路１２に印加された電圧を昇圧して導電路１１に出力電圧を印加する動作である。
制御部５２は、第１電圧変換状態とするために第１降圧動作及び第１昇圧動作を行わせる場合には、デューティ決定部１１１によって決定するデューティＤａを第１生成部１８１で生成されるデューティＤ１１とする。また、制御部５２は、第１電圧変換状態とする場合には、デューティ決定部１１２によって決定するデューティＤｂを第１生成部１９１で生成されるデューティＤ１２とする。そして、制御部５２は、切替部１６０が「大きい値」を選択する設定である場合には、第１の候補デューティＤ１としてデューティＤａ及びデューティＤｂのうちの大きい方を選択する。一方、制御部５２は、切替部１６０が「小さい値」を選択する設定である場合には、第１の候補デューティＤ１としてデューティＤａ及びデューティＤｂのうちの小さい方を選択する。
そして、選択部１６６は、導電路１１を流れる方向が第１電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第２の候補デューティＤ２、及び第４の候補デューティＤ４を含んだ候補のうちの最小値Ｄｍを使用デューティＤｕとして決定する。一方、選択部１６６は、導電路１１を流れる電流の方向が第２電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第３の候補デューティＤ３、及び第５の候補デューティＤ５を含んだ候補のうちの最大値Ｄｎを使用デューティＤｕとして決定する。いずれにしても、ＰＷＭ信号生成部５２Ｃは、デューティが使用デューティＤｕとされるＰＷＭ信号Ｓｐを生成し、ＰＷＭ信号Ｓｐを駆動部５４に向けて出力する。
駆動部５４は、第１電圧変換状態のときにはＰＷＭ信号生成部５２Ｃから出力されるＰＷＭ信号Ｓｐとデューティが同一であって且つオン信号のレベルが所定レベルであるＰＷＭ信号（第１制御信号）をスイッチ４１（ハイサイド側スイッチ）に入力する。そして、駆動部５４は、第１電圧変換状態のときにはＰＷＭ信号Ｓｐを反転した信号に応じたオンオフ信号（第２制御信号）をスイッチ４２（ローサイド側スイッチ）に入力する。このように第１制御信号及び第２制御信号が出力されることにより、電圧変換部４０は第１降圧動作及び第１昇圧動作を行う。
制御部５２は、外部装置からの指示に応じて電圧変換部４０を第２電圧変換状態に制御する場合、スイッチ４１をオン状態とし、スイッチ４２をオフ状態とする。この場合のスイッチ４１，４２の切り替えは、制御部５２の指示によって駆動部５４によって行われ得るが、制御部５２が直接切り替えてもよい。そして、制御部５２は、電圧変換部４０に第２降圧動作と第２昇圧動作とを行わせる。第２降圧動作は、スイッチ４３のオンオフ動作により導電路１２に印加された電圧を降圧して導電路１１に出力電圧を印加する動作である。第２昇圧動作は、スイッチ４４のオンオフ動作により導電路１１に印加された電圧を昇圧して導電路１２に出力電圧を印加する動作である。
制御部５２は、第２電圧変換状態とするために第２降圧動作及び第２昇圧動作を行わせる場合には、デューティ決定部１１１によって決定するデューティＤａを第２生成部１８２で生成されるデューティＤ１３とする。また、制御部５２は、第２電圧変換状態とする場合には、デューティ決定部１１２によって決定するデューティＤｂを第２生成部１９２で生成されるデューティＤ１４とする。そして、制御部５２は、切替部１６０が「大きい値」を選択する設定である場合には、第１の候補デューティＤ１としてデューティＤａ及びデューティＤｂのうちの大きい方を選択する。一方、制御部５２は、切替部１６０が「小さい値」を選択する設定である場合には、第１の候補デューティＤ１としてデューティＤａ及びデューティＤｂのうちの小さい方を選択する。
そして、選択部１６６は、導電路１１を流れる方向が第１電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第２の候補デューティＤ２、及び第４の候補デューティＤ４を含んだ候補のうちの最小値Ｄｍを使用デューティＤｕとして決定する。一方、選択部１６６は、導電路１１を流れる電流の方向が第２電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第３の候補デューティＤ３、及び第５の候補デューティＤ５を含んだ候補のうちの最大値Ｄｎを使用デューティＤｕとして決定する。いずれにしても、ＰＷＭ信号生成部５２Ｃは、デューティが使用デューティＤｕとされるＰＷＭ信号Ｓｐを生成し、ＰＷＭ信号Ｓｐを駆動部５４に向けて出力する。
駆動部５４は、第２電圧変換状態のときには、ＰＷＭ信号Ｓｐとデューティが同一であって且つオン信号のレベルが所定レベルであるＰＷＭ信号（第４制御信号、ＰＷＭ制御信号）をスイッチ４４（ローサイド側スイッチ、第２ローサイド側スイッチ）に入力する。そして、駆動部５４は、第２電圧変換状態のときにはＰＷＭ信号Ｓｐを反転した信号に応じたオンオフ信号（第３制御信号、反転制御信号）をスイッチ４３（ハイサイド側スイッチ、第２ハイサイド側スイッチ）に入力する。このように第３制御信号（反転制御信号）及び第４制御信号（ＰＷＭ制御信号）が出力されることにより、電圧変換部４０は第２降圧動作及び第２昇圧動作を行う。
本開示の電圧変換装置１０は、例えば以下のような効果を奏する。電圧変換装置１０において、第１デューティは、第１導電路の電圧値を第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティであり、第２デューティは、第２導電路の電圧値を第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである。そして、決定部に相当する制御部５２は、第１デューティ及び第２デューティのうちの第２デューティの値、及び、１００％から第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティＤ１を定める。第１デューティは昇圧動作用のデューティであり、第２デューティは降圧動作用のデューティである。つまり、電圧変換装置１０は、第１の候補デューティＤ１を使用デューティＤｕとする場合、降圧動作用のデューティ及び昇圧動作用のデューティをいずれも決定し得る環境を維持しつつ、いずれか一方を常に選択して降圧動作又は昇圧動作を行うことができる。そして、上記電圧変換装置１０は、降圧動作及び昇圧動作のいずれを優先させて第１の候補デューティＤ１を決定するかを、第１デューティと第２デューティとの関係に基づいて迅速に切り替えることができる。例えば、上記電圧変換装置１０は、降圧動作及び昇圧動作のうちいずれか一方を行っているときに、デューティのバランスが他方を優先させるべき状態に変化した場合、即座に他方を優先させるように第１の候補デューティＤ１を更新することができる。
電圧変換装置１０は、第１の候補デューティＤ１を使用デューティＤｕとして動作する場合に、第１デューティと第２デューティとのバランスに基づいて降圧動作と昇圧動作とをスムーズに切り替えうる。但し、上記電圧変換装置１０は、所定条件下においては、使用デューティＤｕを決定する上で第１の候補デューティＤ１よりも他の候補デューティを優先させるように制限をかけることができる。具体的には、上記電圧変換装置１０は、第１導電路から第２導電路に向かう方向を第１電流方向とし、第１電流方向とは反対の電流方向を第２電流方向とする。そして、上記電圧変換装置１０は、第１導電路及び第２導電路のうちのいずれか「一方の導電路」における第１電流方向の電流目標値と「一方の導電路」の電流値とに少なくとも基づいて、第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティＤ２を定める。そして、上記電圧変換装置１０は、第１導電路及び第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が第１電流方向である場合に、第１の候補デューティＤ１及び第２の候補デューティＤ２を含んだ候補のうちの最小値に基づいて使用デューティを決定する。つまり、上記電圧変換装置１０は、第１電流方向に電流が流れている場合において第２の候補デューティＤ２が第１の候補デューティＤ１よりも小さい場合、相対的にデューティが小さい第２の候補デューティＤ２を優先する。よって、この場合、上記電圧変換装置１０は、少なくとも第１の候補デューティＤ１を使用デューティとして用いる場合よりも第１電流方向の電流を制限し得る。また、上記電圧変換装置１０は、上記「一方の導電路」における第２電流方向の電流目標値と「一方の導電路」の電流値とに少なくとも基づいて、第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティＤ３を定める。そして、上記電圧変換装置１０は、第１導電路及び第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が第２電流方向である場合に、第１の候補デューティＤ１及び第３の候補デューティＤ３を含んだ候補のうちの最大値に基づいて使用デューティを決定する。つまり、上記電圧変換装置１０は、第２電流方向に電流が流れている場合において第３の候補デューティＤ３が第１の候補デューティＤ１よりも大きい場合、相対的にデューティが大きい第３の候補デューティＤ３を優先する。第２電流方向に電流が流れている場合に第１の候補デューティＤ１が優先されて使用デューティが下がると第２電流方向に電流が一層増加してしまうが、上記電圧変換装置１０は、このような電流の増加を抑え得る。即ち、上記電圧変換装置１０は、上述の場合に第３の候補デューティＤ３を優先して使用デューティを上げ、第２電流方向の電流値を第２電流方向の電流目標値に近づけるように制限をかけ得る。
電圧変換装置１０は、フルブリッジ回路によって双方向の電圧変換を行い得る。そして、電圧変換装置１０は、第２電圧変換状態のときでも、第１の候補デューティＤ１を使用デューティとして動作する場合に、第１デューティと第２デューティとのバランスに基づいて降圧動作と昇圧動作とをスムーズに切り替えうる。更に、上記電圧変換装置１０は、第２電圧変換状態のときでも、所定条件下においては、使用デューティＤｕを決定する上で第１の候補デューティＤ１よりも他の候補デューティを優先させるように制限をかけることができる。具体的には、第２電圧変換状態のときでも、第１電流方向に電流が流れている場合において第２の候補デューティＤ２が第１の候補デューティＤ１よりも小さい場合、相対的にデューティが小さい第２の候補デューティＤ２を優先する。よって、この場合、上記電圧変換装置１０は、少なくとも第１の候補デューティＤ１を使用デューティＤｕとして用いる場合よりも第１電流方向の電流を制限し得る。また、上記電圧変換装置１０は、第２電圧変換状態のときでも、第２電流方向に電流が流れている場合において第３の候補デューティＤ３が第１の候補デューティＤ１よりも大きい場合、相対的にデューティが大きい第３の候補デューティＤ３を優先する。よって、上記電圧変換装置１０は、第３の候補デューティＤ３を優先して使用デューティを上げ、第２電流方向の電流値を第２電流方向の電流目標値に近づけるように制限をかけ得る。
電圧変換装置１０は、第１の電流偏差ΔＩ１１及び第２の電流偏差ΔＩ２１のうちの小さい方の偏差に基づいて第２の候補デューティＤ２を定める。よって、上記電圧変換装置１０は、両導電路のうちの第１電流方向の電流をより抑えるべき方の状況に基づいて、第１電流方向の電流をより制限し得る第２の候補デューティＤ２を定め得る。また、上記電圧変換装置は、第３の電流偏差ΔＩ１２及び第４の電流偏差ΔＩ２２のうちの大きい方の偏差に基づいて第３の候補デューティＤ３を定める。よって、上記電圧変換装置１０は、両導電路の状況に基づいて第２電流方向の電流をより制限し得る第３の候補デューティＤ３を定め得る。
電圧変換装置１０は、「一方の導電路」における第１電流方向の電力目標値と「一方の導電路」の電力値とに少なくとも基づいて、第１電流方向の電力値を制限するための第４の候補デューティＤ４を定める。そして、上記電圧変換装置１０は、電流の方向が第１電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第２の候補デューティＤ２、及び第４の候補デューティＤ４を含んだ候補のうちの最小値Ｄｍに基づいて使用デューティＤｕを決定する。つまり、上記電圧変換装置１０は、第１電流方向に電流が流れている場合において第４の候補デューティＤ４が第１の候補デューティＤ１及び第２の候補デューティＤ２よりも小さい場合、相対的にデューティが小さい第４の候補デューティＤ４を優先する。よって、この場合、上記電圧変換装置１０は、少なくとも第１の候補デューティＤ１や第２の候補デューティＤ２を使用デューティＤｕとして用いる場合よりも第１電流方向の電力を制限し得る。また、上記電圧変換装置１０は、「一方の導電路」における第２電流方向の電力目標値と「一方の導電路」の電力値とに少なくとも基づいて、第２電流方向の電力を制限するための第５の候補デューティＤ５を定める。そして、上記電圧変換装置１０は、電流の方向が第２電流方向である場合には、第１の候補デューティＤ１、第３の候補デューティＤ３、及び第５の候補デューティＤ５を含んだ候補のうちの最大値Ｄｎに基づいて使用デューティＤｕを決定する。つまり、上記電圧変換装置１０は、第２電流方向に電流が流れている場合において第５の候補デューティＤ５が第１の候補デューティＤ１や第３の候補デューティＤ３よりも大きい場合、相対的にデューティが大きい第５の候補デューティＤ５を優先する。第２電流方向に電流が流れている場合に第１の候補デューティＤ１や第３の候補デューティＤ３が優先されて使用デューティが下がると第２電流方向に電力が一層増加してしまうが、上記電圧変換装置１０は、このような電力の増加を抑え得る。即ち、上記電圧変換装置１０は、上述の場合に第５の候補デューティＤ５を優先して使用デューティを上げ、第２電流方向の電力値を第２電流方向の電力目標値に近づけるように制限をかけ得る。
電圧変換装置１０は、第１の電力偏差ΔＰ１１及び第２の電力偏差ΔＰ２１のうちの小さい方の偏差に基づいて第４の候補デューティＤ４を定める。よって、上記電圧変換装置１０は、両導電路のうちの第１電流方向の電力をより抑えるべき方の状況に基づいて、第１電流方向の電力をより制限し得る第４の候補デューティＤ４を定め得る。また、上記電圧変換装置１０は、第３の電力偏差ΔＰ１２及び第４の電力偏差ΔＰ２２のうちの大きい方の偏差に基づいて第５の候補デューティＤ５を定める。よって、上記電圧変換装置１０は、両導電路の状況に基づいて第２電流方向の電力をより制限し得る第５の候補デューティＤ５を定め得る。
決定部に相当する制御部５２は、上記「大きい値」又は上記「小さい値」のいずれに基づいて第１の候補デューティＤ１を定めるかを切り替える切替部１６０を有する。よって、電圧変換装置１０は、競合する場合に降圧動作と昇圧動作のいずれを優先させるかを選択可能とすることができる。
＜他の実施形態＞
本開示は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述又は後述の実施形態の特徴は、矛盾しない範囲であらゆる組み合わせが可能である。また、上述又は後述の実施形態のいずれの特徴も、必須のものとして明示されていなければ省略することもできる。更に、上述した実施形態を、次のように変更してもよい。
上記実施形態では、選択部１６６は、導電路１１の電流値の方向によって第１電流方向であるか第２電流方向であるかを判断していたが、導電路１２の電流値の方向によって第１電流方向であるか第２電流方向であるかを判断してもよい。
上記実施形態では、第１電圧変換状態及び第２電圧変換状態のいずれにも切り替え得る構成であったが、いずれか一方のみを実行する構成であってもよい。
上記実施形態では、フルブリッジ回路として構成される電圧変換部が例示されたが、電圧変換部は、スイッチ４３の部分が短絡し、スイッチ４４の部分が省略されたハーフブリッジ回路として構成されていてもよい。この場合、制御部５２は、第１電圧変換状態のときの動作のみが行われるようにすればよい。或いは、電圧変換部は、スイッチ４１の部分が短絡し、スイッチ４２の部分が省略されたハーフブリッジ回路として構成されていてもよい。この場合、制御部５２は、第２電圧変換状態のときの動作のみが行われるようにすればよい。
上記実施形態では、制御部５２によるデジタル処理によって図３〜図７の機能を実現しているが、当然ながら、アナログ回路を含んだ形で図３〜図７の機能を実現してもよい。例えば、図４〜図７の機能をアナログ回路によって実現してもよい。
上記実施形態では、演算部１８１Ｂ，１８２Ｂ，１９１Ｂ，１９２Ｂ，１２１Ｂ，１２２Ｂ，１３１Ｂ，１３２Ｂ，１４１Ｂ，１４２Ｂ，１５１Ｂ，１５２ＢがＰＩ演算によるフィードバック演算を行うものであったが、ＰＩＤ演算などの他方式で演算してもよい。
上記実施形態では、切替部が設けられていたが、切替部が省略されていてもよい。この場合、選択部１１６は、常に最大値（大きい値）のみを選択してもよく、常に最小値（小さい値）のみを選択してもよい。
上記実施形態では、最小値Ｄｍ又は最大値Ｄｎのいずれかを使用デューティＤｕとしているが、最小値Ｄｍ又は最大値Ｄｎに対して何らかの補正を行ったものを使用デューティＤｕとしてもよい。
なお、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
１ ：電源システム
１０ ：電圧変換装置
１１ ：導電路（第１導電路）
１２ ：導電路（第２導電路）
２１ ：電圧値検出部（第１電圧値検出部）
２２ ：電圧値検出部（第２電圧値検出部）
３１ ：電流値検出部（第１電流値検出部）
３２ ：電流値検出部（第２電流値検出部）
４０ ：電圧変換部（フルブリッジ回路）
４１ ：スイッチ（ハイサイド側スイッチ）
４２ ：スイッチ（ローサイド側スイッチ）
４３ ：スイッチ（第２ハイサイド側スイッチ、ハイサイド側スイッチ）
４４ ：スイッチ（第２ローサイド側スイッチ、ローサイド側スイッチ）
４５ ：インダクタ
４６ ：コンデンサ
４７ ：コンデンサ
５２ ：制御部（決定部）
５２Ａ ：ＡＤ変換部
５２Ｂ ：デューティ演算部
５２Ｃ ：ＰＷＭ信号生成部
５２Ｄ ：動作選択部
５４ ：駆動部
６０ ：ＦＥＴ駆動回路
６２ ：ＦＥＴ駆動回路
６４ ：ＰＷＭ反転回路
７１ ：配線
７２ ：配線
８１ ：電源部
８２ ：電源部
９１ ：負荷
９２ ：負荷
１１０ ：候補デューティ決定部
１１１ ：デューティ決定部
１１２ ：デューティ決定部
１１３ ：最小値選択部
１１４ ：最大値選択部
１１６ ：選択部
１２０ ：候補デューティ決定部
１２１ ：第１生成部
１２１Ａ ：偏差算出部
１２１Ｂ ：演算部
１２２ ：第２生成部
１２２Ａ ：偏差算出部
１２２Ｂ ：演算部
１２４ ：選択部
１３０ ：候補デューティ決定部
１３１ ：第１生成部
１３１Ａ ：偏差算出部
１３１Ｂ ：演算部
１３２ ：第２生成部
１３２Ａ ：偏差算出部
１３２Ｂ ：演算部
１３４ ：選択部
１４０ ：候補デューティ決定部
１４１ ：第１生成部
１４１Ａ ：偏差算出部
１４１Ｂ ：演算部
１４２ ：第２生成部
１４２Ａ ：偏差算出部
１４２Ｂ ：演算部
１４４ ：選択部
１５０ ：候補デューティ決定部
１５１ ：第１生成部
１５１Ａ ：偏差算出部
１５１Ｂ ：演算部
１５２ ：第２生成部
１５２Ａ ：偏差算出部
１５２Ｂ ：演算部
１５４ ：選択部
１６０ ：切替部
１６２ ：最小値選択部
１６４ ：最大値選択部
１６６ ：選択部
１８１ ：第１生成部
１８１Ａ ：偏差算出部
１８１Ｂ ：演算部
１８２ ：第２生成部
１８２Ａ ：偏差算出部
１８２Ｂ ：演算部
１８４ ：選択部
１９１ ：第１生成部
１９１Ａ ：偏差算出部
１９１Ｂ ：演算部
１９２ ：第２生成部
１９２Ａ ：偏差算出部
１９２Ｂ ：演算部
１９４ ：選択部

Claims (7)

  1. ハイサイド側スイッチとローサイド側スイッチとインダクタとを備え、第１導電路と第２導電路との間で電圧変換を行う電圧変換部と、
    前記第１導電路の電圧値である第１電圧値を検出する第１電圧値検出部と、
    前記第１導電路を流れる電流の値である第１電流値を検出する第１電流値検出部と、
    前記第２導電路の電圧値である第２電圧値を検出する第２電圧値検出部と、
    前記第２導電路を流れる電流の値である第２電流値を検出する第２電流値検出部と、
    前記第１電圧値、前記第２電圧値、前記第１電流値、及び前記第２電流値に基づいて使用デューティを決定する決定部と、
    前記決定部で決定した前記使用デューティに基づく第１制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力し、前記第１制御信号を反転した信号に基づく第２制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力する駆動部と、
    を備え、
    前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を降圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する降圧動作と、前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を昇圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する昇圧動作とを少なくとも行い、
    前記決定部は、
    前記第１導電路の電圧値を前記第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第１デューティ及び前記第２導電路の電圧値を前記第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第２デューティのうちの前記第２デューティの値、及び、１００％から前記第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティを定め、
    前記第１導電路及び前記第２導電路のうちのいずれか一方の導電路における前記第１導電路から前記第２導電路に向かう第１電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティを定め、
    前記一方の導電路における前記第１電流方向とは反対の第２電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティを定め、
    前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、
    前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する電圧変換装置。
  2. 前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチと前記ローサイド側スイッチと前記インダクタと第２ハイサイド側スイッチと第２ローサイド側スイッチとを備えたフルブリッジ回路を有し、
    前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作に基づく前記降圧動作と前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作に基づく前記昇圧動作とを少なくとも行う第１電圧変換状態と、前記第２ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を降圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する第２降圧動作と前記第２ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を昇圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する第２昇圧動作とを少なくとも行う第２電圧変換状態と、に切り替わる構成をなし、
    前記駆動部は、前記第１電圧変換状態のときには、前記第１制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力し前記第２制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力し、前記第２電圧変換状態のときには、前記決定部で決定した前記使用デューティに基づく第４制御信号を前記第２ローサイド側スイッチに入力し、前記第４制御信号を反転した信号に基づく第３制御信号を前記第２ハイサイド側スイッチに入力する請求項１に記載の電圧変換装置。
  3. ハイサイド側スイッチとローサイド側スイッチとインダクタとを備え、第１導電路と第２導電路との間で電圧変換を行う電圧変換部と、
    前記第１導電路の電圧値である第１電圧値を検出する第１電圧値検出部と、
    前記第１導電路を流れる電流の値である第１電流値を検出する第１電流値検出部と、
    前記第２導電路の電圧値である第２電圧値を検出する第２電圧値検出部と、
    前記第２導電路を流れる電流の値である第２電流値を検出する第２電流値検出部と、
    前記第１電圧値、前記第２電圧値、前記第１電流値、及び前記第２電流値に基づいて使用デューティを決定する決定部と、
    前記決定部で決定した前記使用デューティに基づくＰＷＭ制御信号を前記ローサイド側スイッチに入力し、前記ＰＷＭ制御信号を反転した信号に基づく反転制御信号を前記ハイサイド側スイッチに入力する駆動部と、
    を備え、
    前記電圧変換部は、前記ハイサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第２導電路に印加された電圧を降圧して前記第１導電路に出力電圧を印加する降圧動作と、前記ローサイド側スイッチのオンオフ動作により前記第１導電路に印加された電圧を昇圧して前記第２導電路に出力電圧を印加する昇圧動作と、を少なくとも行い、
    前記決定部は、
    前記第１導電路の電圧値を前記第１導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第１デューティ及び前記第２導電路の電圧値を前記第２導電路の電圧目標値に近づけるデューティである第２デューティのうちの前記第２デューティの値、及び、１００％から前記第１デューティを減じた値、のうちの大きい値又は小さい値に基づいて第１の候補デューティを定め、
    前記第１導電路及び前記第２導電路のうちのいずれか一方の導電路における第１電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電流値を制限するための第２の候補デューティを定め、
    前記一方の導電路における前記第１電流方向とは反対の第２電流方向の電流目標値と前記一方の導電路の電流値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電流値を制限するための第３の候補デューティを定め、
    前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第２の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、
    前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかを流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ及び前記第３の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する電圧変換装置。
  4. 前記決定部は、第１の電流偏差及び第２の電流偏差のうちの小さい方の偏差に基づいて前記第２の候補デューティを定め、第３の電流偏差及び第４の電流偏差のうちの大きい方の偏差に基づいて前記第３の候補デューティを定め、
    前記第１の電流偏差は、前記一方の導電路における前記第１電流方向の電流目標値から前記一方の導電路の電流値を減じた偏差であり、
    前記第２の電流偏差は、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちの前記一方の導電路とは異なる他方の導電路における前記第１電流方向の電流目標値から前記他方の導電路の電流値を減じた偏差であり、
    前記第３の電流偏差は、前記一方の導電路における前記第２電流方向の電流目標値から前記一方の導電路の電流値を減じた偏差であり、
    前記第４の電流偏差は、前記他方の導電路における前記第２電流方向の電流目標値から前記他方の導電路の電流値を減じた偏差である
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電圧変換装置。
  5. 前記決定部は、
    前記一方の導電路における前記第１電流方向の電力目標値と前記一方の導電路の電力値とに少なくとも基づいて、前記第１電流方向の電力を制限するための第４の候補デューティを定め、
    前記一方の導電路における前記第２電流方向の電力目標値と前記一方の導電路の電力値とに少なくとも基づいて、前記第２電流方向の電力を制限するための第５の候補デューティを定め、
    前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかの導電路を流れる電流の方向が前記第１電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ、前記第２の候補デューティ、及び前記第４の候補デューティを含んだ候補のうちの最小値に基づいて前記使用デューティを決定し、
    前記第１導電路及び前記第２導電路の少なくともいずれかの導電路を流れる電流の方向が前記第２電流方向である場合には、前記第１の候補デューティ、前記第３の候補デューティ、及び前記第５の候補デューティを含んだ候補のうちの最大値に基づいて前記使用デューティを決定する請求項１から請求項４いずれか一項に記載の電圧変換装置。
  6. 前記決定部は、第１の電力偏差及び第２の電力偏差のうちの小さい方の偏差に基づいて前記第４の候補デューティを定め、第３の電力偏差及び第４の電力偏差のうちの大きい方の偏差に基づいて前記第５の候補デューティを定め、
    前記第１の電力偏差は、前記一方の導電路における前記第１電流方向の電力目標値から前記一方の導電路の電力値を減じた偏差であり、
    前記第２の電力偏差は、前記第１導電路及び前記第２導電路のうちの前記一方の導電路とは異なる他方の導電路の電力目標値から前記他方の導電路の電力値を減じた偏差であり、
    前記第３の電力偏差は、前記一方の導電路における前記第２電流方向の電力目標値から前記一方の導電路の電力値を減じた偏差であり、
    前記第４の電力偏差は、前記他方の導電路における前記第２電流方向の電力目標値から前記他方の導電路の電力値を減じた偏差である
    請求項５に記載の電圧変換装置。
  7. 前記決定部は、前記大きい値又は前記小さい値のいずれに基づいて前記第１の候補デューティを定めるかを切り替える切替部を有する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電圧変換装置。
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