JP5326786B2

JP5326786B2 - 電圧変換器制御装置

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Inventors: 堅滋山田
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Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2009-05-11
Publication date: 2013-10-30
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Also published as: JP2010263743A

Description

本発明は、電圧変換器制御装置に係り、特に、蓄電装置電圧を目標電圧に変換する電圧変換器の作動を制御する電圧変換器制御装置に関する。

高電圧で作動する回転電機等に接続される電源・駆動回路には、蓄電装置電圧を回転電機の駆動に適した高電圧に変換する電圧変換器が用いられる。電圧変換器は、一方側の直流電圧をこれと異なる他方側の直流電圧に変換するもので、いわゆるＤＣ／ＤＣコンバータの一種である。なお、蓄電装置電力を回転電機等に供給するときは、上記のように蓄電装置電圧を昇圧するが、回転電機等から蓄電装置に対し充電を行うことができる電源・駆動回路では、回転電機側からの高電圧を降圧して蓄電装置に供給することが行われる。この場合には、電圧変換器は、昇降圧機能を有することになる。

このような電圧変換器は、電圧変換器制御装置によって、電圧変換後の電圧をフィードバックしながら電圧変換後の電圧が目標電圧に一致するように制御が行われる。

例えば、特許文献１には、電圧変換装置として、昇圧コンバータの出力電圧を電圧センサから受け、電圧指令と出力電圧との誤差を演算し、その誤差に応じてＰＩ制御ゲインを調整することが開示されている。

また、特許文献２には、負荷電流の検出を利用したＤＣ／ＤＣコンバータの可変ゲイン電圧制御系として、平均電圧制御要素と瞬時電圧制御要素によって構成した可変ゲイン制御要素に、出力端に設けた電流検出器の検出信号をフィードバックすることが開示されている。そして、これによって負荷電流の変動に対応できると述べられている。

特開２００３−３０９９９７号公報特開平６−２３３５３０号公報

このように、従来技術においては、フィードバック制御によって電圧変換器の作動制御が行われている。ここで、フィードバックされるのは、例えば、回転電機等に供給される電圧変換後の電圧であるが、回転電機の特性によるトルク変動、回転電機制御器に起因するトルク変動等によってその電圧が変動することが生じる。フィードバック制御は、このような変動に追従するように実行されるが、電圧変換器の作動制御する電圧変換器制御装置の応答性にはその回路構成等で定まる限界があるので、場合によってはその変動に追従できないことが生じ得る。

例えば、回転電機の周期的な出力変動による周期的な電圧変動を制御できないことが生じ得る。また、電圧の変動周波数によっては制御が発散することが生じ得る。このように、電圧変換器制御装置の制御周波数帯域よりも、制御しようとする電圧の変動が高い周波数帯域で生じると、電圧変換器のフィードバック制御がその周波数帯域において追従できないことが生じる。この場合に、一般的には、ローパスフィルタを用いて、追従できないような周期的高周波成分ノイズを除去することが考えられる。しかし、ローパスフィルタは、一律にフィルタ周波数帯域の信号の大きさを減少させるので、周期的ではないが急変する一時的変動信号についてもその信号の大きさを減少させる。これによって、本来的に追従すべき一時的変動信号についての制御性が低下してしまうことが生じえる。

本発明の目的は、本来的に追従すべき一時的変動信号は除去せずに、周期的高周波成分ノイズを除去することを可能とする電圧変換器制御装置を提供することである。

本発明に係る電圧変換器制御装置は、蓄電装置電圧を目標電圧に変換する電圧変換器の作動について、電圧変換後の電圧をフィードバックしながら電圧変換後の電圧が目標電圧に一致するように電圧変換比制御信号によって制御する電圧変換器制御装置であって、フィードバックされるフィードバック電圧に対し、予め定めたノッチ周波数帯域のゲインを低下させて、ノッチフィルタ処理後電圧を出力するノッチフィルタ手段であって、制御信号生成手段の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域のノッチ周波数帯域を有するノッチフィルタ手段と、目標電圧とノッチフィルタ処理後電圧との間の偏差を算出する偏差算出部と、算出された偏差をゼロとするように電圧変換比制御信号を生成する制御信号生成手段と、電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータの出力信号の周波数またはインバータによって駆動される回転電機の回転数が制御信号生成手段の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域にあるときは、フィードバック電圧に対しノッチフィルタ手段によるノッチフィルタ処理を行い、インバータの出力信号の周波数またはインバータによって駆動される回転電機の回転数が制御信号生成手段の制御周波数帯域よりも低い周波数帯域にあるときは、フィードバック電圧に対しノッチフィルタ手段によるノッチフィルタ処理を行わないこととする切替手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る電圧変換器制御装置において、ノッチフィルタ手段は、電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータによって駆動される回転電機の回転数に応じてノッチ周波数帯域を変更することが好ましい。

また、本発明に係る電圧変換器制御装置において、ノッチフィルタ手段は、電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータの出力信号の周波数に応じてノッチ周波数帯域を変更することが好ましい。

上記構成により、電圧変換器制御装置は、フィードバックされるフィードバック電圧に対し、予め定めたノッチ周波数帯域のゲインを低下させて、ノッチフィルタ処理後電圧を出力し、目標電圧とノッチフィルタ処理後電圧との間の偏差を算出し、算出された偏差をゼロとするように電圧変換比制御信号を生成する。ここで、ノッチフィルタ手段は、制御信号生成手段の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域のノッチ周波数帯域を有する。

ノッチフィルタ手段は、ローパスフィルタと同様に、ノッチ周波数帯域よりも低周波数
帯域でゲイン減少がないが、ローパスフィルタと異なり、ノッチ周波数帯域よりも高周波数帯域ではゲイン減少がない。つまり、限定されたノッチ周波数帯域の範囲だけ、ゲインが低下する特性を有する。そこで、除去したい周期的ノイズの周波数帯域をノッチ周波数帯域に設定することで、周期的高周波ノイズを除去しながら、これより高い周波数帯域を有する一時的変動信号を除去しないようにできる。

また、電圧変換器制御装置において、電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータによって駆動される回転電機の回転数に応じてノッチ周波数帯域が変更される。これによって、回転電機の作動変動による周期的高周波ノイズを除去しながら、これより高い周波数帯域を有する一時的変動信号を除去しないようにできる。

また、電圧変換器制御装置において、電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータの出力信号の周波数に応じてノッチ周波数帯域が変更される。これによって、回転電機またはインバータの作動変動による周期的高周波ノイズを除去しながら、これより高い周波数帯域を有する一時的変動信号を除去しないようにできる。

また、電圧変換器制御装置において、インバータの出力信号の周波数または回転電機の回転数が、電圧変換器制御装置の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域にあるときは、フィードバック電圧に対しノッチフィルタを用いる処理を行い、インバータの出力信号の周波数または回転電機の回転数が電圧変換器制御装置の制御周波数帯域よりも低い周波数帯域にあるときは、フィードバック電圧に対しノッチフィルタを用いる処理を行わないこと。これによって、ノッチフィルタを用いることを最小限度に留めることができる。

本発明に係る実施の形態の電圧変換器制御装置を含む回転電機制御システムの構成を説明する図である。本発明に係る実施形態において、ノッチフィルタの作用を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、ノッチフィルタの他の用いられ方を説明する図である。本発明に係る実施の形態において、ノッチフィルタの別の用いられ方を説明する図である。

以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、電圧変換器制御装置が用いられるものとして、車両に搭載される回転電機制御システムを説明するが、これは例示であって、蓄電装置電圧を目標電圧に変換する電圧変換器の作動を制御する電圧変換器制御装置が用いられるものであればよい。例えば、車両以外の用途に用いられる回転電機制御システムであってもよく、また回転電機以外に接続されるインバータを含む電源・駆動回路であってもよい。

また、この車両には、回転電機として、モータ機能と発電機機能とを有するモータ・ジェネレータを１台または２台用いるものとして説明するが、これは例示であって、モータ・ジェネレータを３台以上用いるものとしてもよい。また、モータ機能のみを有する回転電機と発電機機能のみを有する回転電機を適当な台数で用いるものとしてもよい。なお、車両としては、回転電機の他に、エンジンを搭載するものとしてもよく、燃料電池を搭載するものとしてもよい。

以下では、回転電機制御システムを構成する電源・駆動回路として、高電圧蓄電装置、電圧変換器、平滑コンデンサ、インバータを含む回転電機制御器を含むものを説明するが、この構成は例示であって、これ以外の構成要素を含むものとしてもよい。例えば、システムメインリレー、低電圧ＤＣ／ＤＣコンバータ等を含むものとしてもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、車両に搭載される回転電機についての回転電機制御システム１０についてその構成を示す図である。回転電機制御システム１０は、回転電機４０，４２と、これに接続される電源・駆動回路を備えて構成され、電源・駆動回路には、電圧変換器２０と電圧変換器２０の作動を制御する電圧変換器制御装置５０が含まれる。

回転電機（ＭＧ１）４０と回転電機（ＭＧ２）４２は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、電源・駆動回路に含まれる蓄電装置１２から電力が供給されるときはモータとして機能し、図示されていないエンジンによる駆動時、あるいは車両の制動時には発電機として機能する３相同期型回転電機である。

図１の例では、２つの回転電機４０，４２の中の一方を蓄電装置１２の充電のための発電機、他方を主として車両走行用としての駆動モータとして用いられる。すなわち、上記のように、図示されていないエンジンによって一方の回転電機（ＭＧ１）４０を駆動して発電機として用い、発電された電力を蓄電装置１２に供給するものとして用いる。また、他方の回転電機（ＭＧ２）４２を車両走行のために用いて、力行時には蓄電装置１２から電力の供給を受けてモータとして機能して車両の車軸を駆動し、制動時には発電機として機能して回生エネルギを回収し、蓄電装置１２に供給するものとできる。

なお、図１では２つの回転電機４０，４２が車両に搭載されるものとして説明したが、車両の仕様によっては、回転電機４２のみが搭載されるものとしてもよい。この場合には、１台の回転電機４２が車両走行のために用いられ、力行時には蓄電装置１２から電力の供給を受けてモータとして機能して車両の車軸を駆動し、制動時には発電機として機能して回生エネルギを回収し、蓄電装置１２に供給するものとできる。

電源・駆動回路は、回転電機４０，４２と接続される回路であり、回転電機４０，４２が駆動モータとして機能するときにこれに電力を供給し、あるいは回転電機４０，４２が発電機として機能するときは回生電力を受け取って蓄電装置１２を充電する機能を有する。電源・駆動回路は、２次電池である蓄電装置１２と、蓄電装置１２側の平滑コンデンサ１４と、電圧変換器２０と、回転電機制御器３０，３２側の平滑コンデンサ１６と、回転電機制御器３０，３２を含んで構成される。なお、回転電機制御器３０，３２は、２つの回転電機４０，４２にそれぞれ対応して設けられ、図１では、ＭＧ１用をＭＧ１制御器３０、ＭＧ２用をＭＧ２制御器３２として示されている。

蓄電装置１２としては、例えば、約２００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、またはキャパシタ等を用いることができる。

蓄電装置１２側の平滑コンデンサ１４は、回転電機制御器３０，３２側の平滑コンデンサ１６と共に、それぞれの側の正極側母線と負極側母線との間における電圧、電流の変動を抑制し平滑化する機能を有する。平滑コンデンサ１４の両端電圧が蓄電装置側電圧Ｖｂであり、平滑コンデンサ１６の両端電圧が回転電機制御器３０，３２側の電圧Ｖｍである。これらの電圧は、適当な信号線によって電圧変換器制御装置５０に伝送され、電圧変換器２０の作動制御等に用いられる。

電圧変換器２０は、蓄電装置１２側の電圧Ｖｂをリアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して例えば約６５０Ｖの電圧Ｖｍに昇圧して、回転電機制御器３０，３２に供給する機能を有する回路で、昇圧コンバータとも呼ばれる。なお、電圧変換器２０は双方向機能を有するものとできる。その場合には、回転電機制御器３０，３２側の高圧の電圧Ｖｍを蓄電装置１２に適した電圧Ｖｂに降圧して、回転電機制御器３０，３２側からの電力を蓄電装置１２側に充電電力として供給する作用も有する。

電圧変換器２０は、リアクトル２２と、回転電機制御器３０，３２の正極側母線と負極側母線に直列に接続されたスイッチング素子２４，２５と、各スイッチング素子２４，２５にそれぞれ逆並列接続されたダイオード２６，２７を含んで構成される。ここで、リアクトル２２の一方側端子は、蓄電装置１２の正極側母線に接続され、他方側端子は、スイッチング素子２４，２５の接続点に接続される。

そして、スイッチング素子２４，２５のオン・オフのデューティ比を適当に変更することで、電圧変換比を制御することができる。例えば、電圧変換器２０が昇圧コンバータとして作用させるときは、電圧変換比はいわゆる昇圧比で、蓄電装置１２側の電圧Ｖｂに対する回転電機制御器３０，３２側の電圧Ｖｍの比＝Ｖｍ／Ｖｂである。

昇圧作用は次のようにして行われる。すなわち、スイッチング素子２４をオフとして、スイッチング素子２５をオンとすることで、蓄電装置１２側の電圧Ｖｂを有する電力は、リアクトル２２とスイッチング素子２４を経由して負極側母線に向かって流れ、これによってリアクトル２２に電磁エネルギが蓄積される。次に、スイッチング素子２４，２５を共にオフにすると、リアクトル２２に蓄積された電磁エネルギが十分大きい場合、ダイオード２６の順方向電圧を超えて、回転電機制御器３０，３２側の平滑コンデンサ１６にこの電磁エネルギが移される。これによって、平滑コンデンサ１６の両端電圧であるＶｍが上昇する。

このように、スイッチング素子２５のオン期間において蓄電装置１２側からリアクトル２２に電磁エネルギが蓄積され、オフ期間においてリアクトル２２の電磁エネルギが回転電機制御器３０，３２側に移される。この電磁エネルギが移される量によって、昇圧比Ｖｍ／Ｖｂが定まる。すなわち、スイッチング素子２５のオン・オフのデューティ比を適当に変更することで、電圧変換比を制御することができる。なお、スイッチング素子２４のオン・オフ制御によって、電圧変換器２０を降圧コンバータとして用用いることができる。

回転電機制御器３０，３２は、複数のスイッチング素子等を有するンバータとその作動を制御する回路を含んで構成され，交流電力と直流電力との間の電力変換制御を行う機能を有する。回転電機制御器３０，３２は、それぞれの正極側母線と負極側母線が共通で、平滑コンデンサ１６の両端電圧であるＶｍがこれらの正極側母線と負極側母線の間に印加される。上記のように、ＭＧ１用の回転電機制御器３０は回転電機（ＭＧ１）４０に接続され、回転電機制御器３２は回転電機（ＭＧ２）４２に接続される。

回転電機制御器３０に含まれるインバータは、回転電機（ＭＧ１）４０を発電機として機能させるとき、回転電機（ＭＧ１）４０からの交流３相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置１２側に充電電流として供給する交直変換機能を有する。また、回転電機制御器３２に含まれるインバータは、車両が力行のとき、蓄電装置１２側からの直流電力を交流３相駆動電力に変換し、回転電機（ＭＧ２）４２に駆動電力として供給する直交変換機能と、車両が制動のとき、逆に回転電機（ＭＧ２）４２からの交流３相回生電力を直流電力に変換し、蓄電装置１２側に充電電流として供給する交直変換機能とを有する。

回転電機制御器３０，３２は、図示されていない車両制御装置からのトルク指令等に基づいて、所望の回転数の下で所望のトルクを出力するフィードバック制御を行う機能を有する。

回転電機４０，４２の作動制御としては、正弦波制御モード、過変調制御モード、矩形波制御モードを用いることができるが、正弦波制御モードにおいては、インバータの出力信号を正弦波信号とし、矩形波制御モードにおいては、この正弦波信号の１周期を矩形波信号として、制御が行われる。この制御に用いられる正弦波信号の電気周期は、回転電機４０，４２の回転数と、回転電機４０，４２の極数で定められる。電気周期の周波数は、上記のようにインバータの出力信号の周波数である。そこで、この周波数をインバータ出力周波数またはインバータ周波数ｆ_INVと呼ぶことにすると、回転電機４０，４２には、回転電機制御器３０，３２から、ｆ_INVの周波数を有する駆動信号が出力されることになる。ｆ_INVは、適当な信号線を介して、電圧変換器制御装置５０に伝送される。

回転電機４０，４２のフィードバック制御には、回転電機４０，４２の回転子の回転角度θｍと電気角度との関係が用いられる。そこで、回転電機４０，４２には、回転子の固定子に対する回転角度θｍを検出するために、レゾルバ等の検出手段が設けられ、その検出データが適当な信号線によって、回転電機制御器３０，３２に伝送される。

また、回転電機４０，４２にはその回転数Ｎｍを検出する回転数検出手段が設けられ、その検出データは、適当な信号線を介して、電圧変換器制御装置５０に伝送される。図１では、回転電機４２の回転数Ｎｍが伝送されるように示されているが、回転電機４０の回転数Ｎｍを伝送するものとしてもよく、あるいは双方の回転電機４０，４２からそれぞれの回転数Ｎｍを伝送するものとしてもよい。また、回転数Ｎｍは回転角度θｍに基づいて算出することもできるので、回転角度θｍをそのまま、あるいは回転数Ｎｍに変換して、電圧変換器制御装置５０に伝送するものとしてもよい。

電圧変換器制御装置５０は、蓄電装置１２側の電圧Ｖｂを目標電圧に変換する作動について、電圧変換後の電圧であるＶｍをフィードバックしながら電圧変換後の電圧Ｖｍが目標電圧に一致するように電圧変換比制御信号によって制御する機能を有する回路である。目標電圧は、図示されていない車両制御装置からの目標電圧指令４４によって与えられる。ここでは特に、フィードバック制御等によって本来的に追従すべき一時的変動信号は除去せずに、回転電機４０，４２の作動時の出力変動によって生じるＶｍの周期的ノイズを除去する機能を有する。

図１には、電圧変換器制御装置５０として、そのブロック図が示されている。電圧変換器２０は、昇圧機能も降圧機能も有しているが、以下では、昇圧機能を実行する場合について説明する。

電圧変換器制御装置５０は、フィードバック電圧であるＶｍに対し、予め定めたノッチ周波数帯域のゲインを低下させて、ノッチフィルタ処理後電圧Ｖｍ’を出力するノッチフィルタ５２と、目標電圧Ｖ_dcomとノッチフィルタ処理後電圧Ｖｍ’との間の偏差を算出する偏差算出部である減算器５４と、算出された偏差をゼロとするように昇圧比制御信号Ｓ_DUTYを生成する制御信号生成部５６とを含んで構成される。

目標電圧Ｖ_dcomは、上記のように、目標電圧指令４４によって与えられる電圧変換器２０の回転電機制御器３０，３２側の電圧の目標値である。つまり、Ｖｍについての目標値である。

減算器５４は、目標電圧Ｖ_dcomからノッチフィルタ処理後電圧Ｖｍ’を減算して、目標電圧Ｖ_dcomに対する偏差電圧を算出する機能を有する演算回路である。

制御信号生成部５６におけるＰＩ制御器５８は、減算器５４の出力である偏差電圧をゼロにするように、比例積分制御処理を行って、電圧変換器２０のスイッチング素子２５のデューティ比を算出する機能を有する制御回路である。

前向き補償器６０は、フィードフォワード制御を行うもので、昇圧比指令値である（Ｖ_dcom／Ｖｂ）に基づいて、フィードフォワード量を求める機能を有する回路である。

加算器６２は、ＰＩ制御器５８の出力値と、前向き補償器６０の出力値とを加算し、昇圧比制御信号Ｓ_DUTYとして出力する機能を有する演算回路である。昇圧比制御信号Ｓ_DUTYは、電圧変換器２０に制御信号として供給される。昇圧比は、電圧変換比であるので、昇圧比制御信号Ｓ_DUTYは、電圧変換比制御信号と呼ぶこともできる。

ノッチフィルタ５２は、フィードバック信号であるＶｍに含まれるノイズのうち、フィードバック制御等によって本来的に追従すべき一時的変動信号は除去せずに、回転電機４０，４２の作動時の出力変動によって生じるＶｍの周期的ノイズを除去する機能を有するフィルタ装置である。具体的には、制御信号生成部５６の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域のノッチ周波数帯域を有するフィルタ装置である。

図２は、ノッチフィルタ５２の作用を説明する図である。図２の第１の図は、Ｖｍ特性７０で、横軸に時間、縦軸にＶｍをとった図である。第２の図は、ノッチフィルタ特性７２で、横軸に周波数、縦軸にゲインＧをとった図である。第３の図は、Ｖｍにノッチフィルタ処理を適用した後の電圧Ｖｍ’についての特性を示すＶｍ’特性７４で、横軸に時間、縦軸にＶｍ’をとった図である。

ここで、回転電機４０，４２に出力変動がなく、全く滑らかに作動して、それに要する消費電力に時間的変動がない場合には、Ｖｍの時間的変動が生じず、一定値となる。また、回転電機４０，４２に出力変動があっても、その変動の周波数帯域が、電圧変換器制御装置５０の制御周波数帯域、詳しくはＰＩ制御器５８を中核とする制御信号生成部５６の制御周波数帯域にあるときは、電圧変換器制御装置５０のフィードバック制御等の機能によって、Ｖｍはほぼ一定値となる。

なお、制御信号生成部５６の制御周波数帯域は、電圧変換器２０のスイッチング素子２４，２５におけるスイッチング周波数、ＰＩ制御器５８の周波数特性等で定まるものである。

Ｖｍ特性７０においては、Ｖｍが周期的変動を有することが示されている。これは、回転電機４０，４２の作動において、電圧変換器制御装置５０の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域のノイズがＶｍに重畳していることを示している。この高周波ノイズは、例えば、回転電機４０，４２の回転に伴う出力変動等に基づくもので、回転電機４０，４２の回転数Ｎｍに関係する周波数帯域を有する。

ノッチフィルタ特性７２に示されるように、ノッチフィルタ５２は、予め定めた周波数帯域であるノッチ周波数帯域ＢＷ_NFにおいてゲインＧが低く設定されたフィルタである。すなわち、ノッチ周波数帯域ＢＷ_NF以外の周波数では、ゲインは一定値を保持し、ノッチ周波数帯域ＢＷ_NFにおいては、低周波側からＢＷ_NFの中心周波数に向かって一定勾配でゲインが低下し、ＢＷ_NFの中心周波数で最小のゲインに設定される。そして、ＢＷ_NFの中心周波数から高周波側に向かって再びゲイン一定値に向かってゲインが回復する減衰特性を有する。

かかるノッチフィルタ５２は、ＢａｎｄＥｌｉｍｉｎａｔｉｏｎＦｉｌｔｅｒ（ＢＥＦ）と呼ばれることがある。ＢＷ_NFの幅とゲイン低下の勾配は、回転電機４０，４２、回転電機制御器３０，３２、蓄電装置１２、電圧変換器２０の具体的内容に基づいて、予め設定することができる。ノッチフィルタ５２は、電子部品を組み合わせて構成することもでき、またソフトウェアを実行することでその機能を実現することもできる。

上記のように、Ｖｍ特性７０におけるＶｍの変動の周波数帯域は、回転電機４０，４２の回転数Ｎｍに関係するので、ＢＷ_NFは、Ｎｍに応じて変更される。例えば、回転電機４０，４２が低回転数で作動しているときは、ＢＷ_NFの中心周波数が低周波側に設定され、回転電機４０，４２が高回転数で作動しているときは、ＢＷ_NFの中心周波数が高周波側に設定される。

このようにノッチフィルタ５２は、ノッチ周波数帯域ＢＷ_NFの範囲の周波数を有するノイズのみを除去できる。そこで、上記のように、ノッチ周波数帯域ＢＷ_NFをＮｍに応じて変更することとするので、Ｖｍに含まれるノイズのうち、Ｎｍの１次および高次の周波数、例えば、２次の周波数のノイズを減衰させることができる。すなわち、ノッチフィルタ５２のノッチ周波数帯域ＢＷ_NFをＮｍに応じて変更することで、フィードバック制御等によって本来的に追従すべき一時的変動信号は除去せずに、回転電機４０，４２の作動時の出力変動によって生じるＶｍの周期的ノイズのみを除去することができる。

したがって、Ｖｍ特性７０に示される周期的ノイズを含むＶｍに対し、その周期的ノイズの周波数帯域に対応するノッチ周波数帯域ＢＷ_NFが設定されるノッチフィルタ５２を適用できる。Ｖｍ’特性７４は、ノッチフィルタ５２を通した後のＶｍ’の様子を示す図で、Ｖｍ特性７０に比較して、回転電機４０，４２の回転数Ｎｍに関係する高周波ノイズが除去されていることが示されている。

図２のＶｍ特性７０に示される周期的ノイズは、回転電機４０，４２の回転数Ｎｍに関係するが、さらに具体的には、回転電機４０，４２の電気周期の周波数であるインバータ周波数ｆ_INVに関係する。したがって、ノッチフィルタ５２におけるノッチ周波数帯域ＢＷ_NFを、インバータ周波数ｆ_INVに応じて変更するものとできる。

図３は、そのような構成の電圧変換器制御装置５１のブロック図を示す図であり。ここでは、ノッチフィルタ５３に、Ｖｍとともに、ｆ_INVが入力される。そして、ノッチフィルタ５３のノッチ周波数帯域ＢＷ_NFがインバータ周波数ｆ_INVに応じて変更される。例えば、回転電機制御器３０，３２におけるインバータ周波数ｆ_INVが低周波数のときは、ＢＷ_NFの中心周波数が低周波側に設定され、回転電機制御器３０，３２におけるインバータ周波数ｆ_INVが高周波のときは、ＢＷ_NFの中心周波数が高周波側に設定される。

なお、図１では、回転電機制御器３２のｆ_INVが電圧変換器制御装置５０に伝送されるように示されているが、回転電機制御装置３０のｆ_INVを伝送するものとしてもよく、あるいは双方の回転電機制御器３０，３２からそれぞれのｆ_INVを伝送するものとしてもよい。

このような構成によって、図２で説明したと同様な作用効果を奏することができる。特に、回転電機制御システム１０において、回転電機４０，４２の回転数Ｎｍを検出する手段を特に有していない場合に、回転電機制御器３０，３２において用いられるｆ_INVを用いることができるので便利である。

上記のように、ノッチフィルタ５２のノッチ周波数帯域ＢＷ_NFを回転電機４０，４２の回転数Ｎｍ、あるいはインバータ周波数ｆ_INVに応じて設定することで、回転電機４０，４２の出力変動に起因する周期的ノイズを除去することができる。この場合でも、ノッチ周波数帯域ＢＷ_NFはある程度の周波数幅を有しているので、その周波数幅にある信号は減衰することになる。ノッチ周波数帯域ＢＷ_NFの中に減衰させたくない信号があっても減衰させることになる。特に、回転数、インバータ周波数が低く、電圧変換器制御装置５０の制御周波数に近づくと、減衰させたくない信号も減衰させることが生じえる。

図４に示す電圧変換器制御装置８０は、セレクタ８２を用いて、必要な場合にのみ、ノッチフィルタ５２を用いることとする構成を有する。すなわち、ノッチフィルタ５２には、図１で説明したように、ＶｍとＮｍが入力され、Ｎｍに応じたノッチ周波数帯域ＢＷ_NFが設定される。あるいは、これに代えて、図３で説明したノッチフィルタ５３を用いるときは、Ｖｍとｆ_INVが入力されて、ｆ_INVに応じたノッチ周波数帯域ＢＷ_NFが設定される。そして、ノッチフィルタ５２（５３）と、減算器５４との間にセレクタ８２が設けられる。

セレクタ８２は、電圧変換器制御装置８０の制御周波数ｆ_CONVと、Ｎｍあるいはｆ_INVとを比較して、その比較結果に応じて、Ｖｍあるいは、ノッチフィルタ処理後電圧Ｖｍ’のいずれかを減算器５４に出力する機能を有する切替手段である。具体的には、ｆ_CONVが、Ｎｍを周波数に換算したｆｍ、あるいはｆ_INVよりも高い周波数のときは、Ｖｍを減算器５４に出力する。一方、ｆｍあるいはｆ_INVが、ｆ_CONVよりも高い周波数のときは、Ｖｍ’を減算器５４に出力する。

このようにセレクタ８２を用いることで、ノッチフィルタ５２の使用を最小限度に留め、電圧変換器制御装置８０の機能を最大限発揮させることができる。
セレクタ８２に代えて、ノッチフィルタ５２（５３）の作動を所定条件の下で無効化する構成とすることもできる。すなわち、ｆ_CONVが、ｆｍあるいはｆ_INVよりも高い周波数のときは、ノッチフィルタ５２（５３）の作動を無効化してＶｍをそのまま減算器５４に出力し、ｆｍあるいはｆ_INVが、ｆ_CONVよりも高い周波数のときは、ノッチフィルタ５２（５３）の作動を有効として、Ｖｍ’を減算器５４に出力するものとできる。

本発明に係る電圧変換器制御装置は、車両に搭載される回転電機制御システムに利用できる。また、さらに広く、蓄電装置電圧を目標電圧に変換する電圧変換器の作動について、電圧変換後の電圧をフィードバックしながら電圧変換後の電圧が目標電圧に一致するように電圧変換比制御信号によって制御することに利用できる。

１０回転電機制御システム、１２蓄電装置、１４，１６平滑コンデンサ、２０電圧変換器、２２リアクトル、２４，２５スイッチング素子、２６，２７ダイオード、３０，３２回転電機制御器、４０，４２回転電機、４４目標電圧指令、５０，５１，８０電圧変換器制御装置、５２，５３ノッチフィルタ、５４減算器、５６制御信号生成部、５８ＰＩ制御器、６０前向き補償器、６２加算器、７０Ｖｍ特性、７２ノッチフィルタ特性、７４Ｖｍ’特性、８２セレクタ。

Claims

蓄電装置電圧を目標電圧に変換する電圧変換器の作動について、電圧変換後の電圧をフィードバックしながら電圧変換後の電圧が目標電圧に一致するように電圧変換比制御信号によって制御する電圧変換器制御装置であって、
フィードバックされるフィードバック電圧に対し、予め定めたノッチ周波数帯域のゲインを低下させて、ノッチフィルタ処理後電圧を出力するノッチフィルタ手段であって、制御信号生成手段の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域のノッチ周波数帯域を有するノッチフィルタ手段と、
目標電圧とノッチフィルタ処理後電圧との間の偏差を算出する偏差算出部と、
算出された偏差をゼロとするように電圧変換比制御信号を生成する制御信号生成手段と、
電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータの出力信号の周波数またはインバータによって駆動される回転電機の回転数が制御信号生成手段の制御周波数帯域よりも高い周波数帯域にあるときは、フィードバック電圧に対しノッチフィルタ手段によるノッチフィルタ処理を行い、インバータの出力信号の周波数またはインバータによって駆動される回転電機の回転数が制御信号生成手段の制御周波数帯域よりも低い周波数帯域にあるときは、フィードバック電圧に対しノッチフィルタ手段によるノッチフィルタ処理を行わないこととする切替手段と、
を備えることを特徴とする電圧変換器制御装置。
請求項１に記載の電圧変換器制御装置において、
ノッチフィルタ手段は、
電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータによって駆動される回転電機の回転数に応じてノッチ周波数帯域を変更することを特徴とする電圧変換器制御装置。
請求項１に記載の電圧変換器制御装置において、
ノッチフィルタ手段は、
電圧変換後の電圧に基づいて作動するインバータの出力信号の周波数に応じてノッチ周波数帯域を変更することを特徴とする電圧変換器制御装置。