JP5991082B2 - Ｄｃ−ｄｃコンバータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置に関する。

従来、メインバッテリからＤＣ−ＤＣコンバータを介してサブバッテリに充電する際に、ＤＣ−ＤＣコンバータを効率の良い領域で作動させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来技術は、ＤＣ−ＤＣコンバータを高効率の動作点で動作させるために、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を所定電流値に保つ定電流制御を行う。また、この定電流制御を行なっている時に、第２の電池の充電状態を検出し、定電流制御を維持することができないと判定されると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、定電圧で一定に保つ定電圧制御に切り換えるようにしたものである。

特開２００７−１３５３７５号公報

しかしながら、上述の従来技術は、ＤＣ−ＤＣコンバータの高効率化のみを目的としているため、例えば、定電圧制御を実行して第２の電池を放電させている状態などに、急激な高負荷要求があった場合に、電力不足となるおそれがあった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、ＤＣ−ＤＣコンバータの高効率化を発揮しつつ、急激な高負荷要求があった場合に、電力不足とならないようにすることのできるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、サブバッテリの電圧が、予め設定された制御低電圧値まで低下するとメインバッテリからＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記サブバッテリに充電する充電制御を実行する制御部が、負荷要求が、設定値よりも大きい高負荷要求時は、充電を、低負荷要求時の第１電圧上昇傾きよりも小さい傾きの第２電圧上昇傾きとして実行するとともに、サブバッテリの充電を開始する制御低電圧値を、低負荷要求時に充電を開始する第１電圧よりも大きな第２電圧に設定する高負荷要求時制御を実行するようにした。

本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、高負荷要求時には、サブバッテリの充電を開始する制御低電圧値を、低負荷要求時に用いる第１電圧よりも大きな第２電圧として、低負荷要求時よりも早期、すなわち高電圧状態で、充電を開始するようにした。

したがって、急な高負荷要求が生じても、サブバッテリおよび負荷の電圧低下、すなわち電力不足を抑制することが可能である。

加えて、高負荷要求時には、充電を、低負荷要求時に用いる第１電圧上昇傾きよりも小さい傾きの第２電圧上昇傾きとして実行するため、ＤＣ−ＤＣコンバータをサブバッテリよりも高電圧として充電を行う状態を、低負荷時よりも長時間形成できる。

このように、ＤＣ−ＤＣコンバータからの電力を負荷側へ供給することが可能な状態を従来よりも長時間形成でき、これによっても高負荷要求時の電圧低下、すなわち電力不足を抑制することが可能となる。

実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置を適用した電動車両の電力供給系を示す全体システム構成図である。 ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流−効率特性を示す特性図である。 実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。 ＤＣ−ＤＣコンバータとサブバッテリと負荷群との電流の流れを示す説明図である。 実施の形態１および比較例の低負荷要求時の作動例を示すタイムチャートである。 実施の形態１の高負荷要求時の作動例を示すタイムチャートである。 実施の形態１のさらなる高負荷要求時の作動例を示すタイムチャートである。

以下、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態１に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置を備えた電動車両の全体システム構成図である。

この図に示すように、電動車両は、走行用電動モータ１０により駆動輪ＷＬ，ＷＲを駆動させて走行する。この電動車両は、走行用電動モータ１０の電力供給源側に、メインバッテリとしての強電バッテリ２０と、ＤＣ−ＤＣコンバータ（以下、単にコンバータと称する）３０と、インバータ４０とを備えている。

走行用電動モータ１０は、車両制御装置５０により、走行時、モータトルクやモータ回転数を制御され、制動時には、車両制御装置５０からの回生分指令に基づいて、回生制動トルクを制御される。なお、車両制御装置５０は、車載されたセンサ群２００や、後述する負荷群１００からＣＡＮ通信２０１を介して各種情報が取得される。

強電バッテリ２０には、コンバータ３０を介して、サブバッテリとしての補助バッテリ６０および負荷群１００が接続されている。

すなわち、強電バッテリ２０は、車両駆動源である走行用電動モータ１０への電力供給を行なうメインバッテリであり、満充電時の電圧は、数百Ｖ（例えば、３００〜４００Ｖ程度）である。一方、補助バッテリ６０は、負荷群１００への給電を行なうサブバッテリで、満充電時の電圧は、十数Ｖ（例えば、１４〜１５Ｖ程度）であって、例えば、鉛電池などが用いられる。

コンバータ３０は、強電バッテリ２０の電圧を降圧して、補助バッテリ６０や負荷群１００に供給する。

また、コンバータ３０は、内部に、制御部３１と、電圧センサ３２とを備えている。
制御部３１は、コンバータ３０の作動を制御する。電圧センサ３２は、コンバータ３０の降圧側である補助バッテリ６０および負荷群１００に接続された電力供給系１２０の電圧を検出する。

負荷群１００には、メータ装置１０１、ナビゲーションシステム１０２、照明装置１０３、電動ステアリング装置１０４、電動ブレーキ装置１０５、ワイパ装置１０６、空調装置（ブロワモータ）１０７などが含まれている。これらは、補助バッテリ６０あるいはコンバータ３０から供給される電力により駆動する。

図２は、コンバータ３０の出力電流−効率特性を示す図である。図２に示すように、コンバータ３０の効率は、出力電流ＩＤがＩＤｅの時に最も高くなる。以下、コンバータ３０の出力電流がＩＤｅの時の動作点を、高効率作動点と呼ぶ。なお、高効率作動点ＩＤｅは、例えば、数十Ａ程度、一例を示せば５０Ａ程度の電流である。

本実施の形態１では、制御部３１は、補助バッテリ６０の電圧が、予め設定された制御低電圧値ＶＤＬまで低下すると強電バッテリ２０からコンバータ３０を介して補助バッテリ６０に充電する充電制御を実行する。さらに、本実施の形態１では、制御部３１は、充電制御を実行するのにあたり、負荷群１００における負荷要求および負荷要求予測に基づいて、低負荷要求時制御および高負荷要求時制御を実施する。また、負荷要求予測を行うために、制御部３１は、車両制御装置５０を介してナビゲーションシステム１０２に基づく情報を取得している。

（制御フローの説明）
次に、図３に示すフローチャートに基づいて、制御部３１による充電制御について説明する。

ステップＳ１では、コンバータ３０を、出力電流ＩＤを高効率作動点ＩＤｅとする定電流制御に設定した後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、負荷群１００において高負荷要求作動の予測が成されるか否か判定し、高負荷要求作動が予測される場合はステップＳ３に進み、高負荷要求作動が予測されない、低負荷要求走行予測の場合はステップＳ４に進む。すなわち、ステップＳ２の処理を実行する部分が、走行予測手段に相当する。

ここで、高負荷要求作動について説明する。

本実施の形態１では、負荷群１００において、電動ブレーキ装置１０５および電動ステアリング装置１０４が示す電力消費量が大きい。このため、電動ブレーキ装置１０５および電動ステアリング装置１０４の使用頻度が高くなることが予測される場合に、高負荷要求作動と予測する。

この高負荷要求作動の予測は、ナビゲーションシステム１０２からの情報や、これを介して、あるいは他の通信手段を介して得られるＩＴＳ（Intelligent Transport System）情報などの交通情報に基づいて行う。例えば、これからの進路に山道が存在し、電動ステアリング装置１０４および電動ブレーキ装置１０５を同時に頻繁に使用する可能性が高い場合、高負荷要求作動と予測する。あるいは、進路に料金所、駐車場が存在したり、渋滞情報により渋滞が発生したりして、電動ブレーキ装置１０５の使用頻度が高い走行が予測される場合も、高負荷要求作動と予測する。

高負荷要求作動予測がなされない低負荷要求走行時に進むステップＳ３では、出力電流ＩＤ（負荷）が、高効率作動点ＩＤｅ相当（設定値）未満であるか否か判定し、ＩＤｅ（設定値）未満の場合（ＹＥＳ判定）は、ステップＳ５に進む。なお、本実施の形態１では、この出力電流ＩＤは、ステップＳ２にて予測した負荷予測値と、実際の現時点での出力電流（実際要求負荷）ＩＤとの高い方の値を用いるものとするが、負荷予測値（予測要求負荷）のみを用いてもよい。

また、本実施の形態１では、コンバータ３０における出力電流ＩＤを、負荷群１００における要求負荷とみなしている。すなわち、図４に示すように、出力電流ＩＤは、負荷電流ＩＬとバッテリ電流ＩＢとに振り分けられており、負荷群１００における負荷要求が大きくなれば出力電流ＩＤも大きくなる。予測値の場合も、負荷に応じ（本実施の形態１では、作動するのが、あるいは作動予測されるのが、電動ステアリング装置１０４と電動ブレーキ装置１０５のいずれか一方、両方かに応じ）出力電流ＩＤがあらかじめ設定、記憶されている。

図３に戻り、ステップＳ３にてＮＯと判定（ＩＤ≧ＴＤｅ）されるか、あるいはステップＳ２にて高負荷要求作動が予測された場合に進むステップＳ４では、出力電流ＩＤ（負荷）の判定を行う。この場合も、出力電流ＩＤとして予測値と実際値との高い方の値を用いるものとする。

そして、このステップＳ４では、出力電流ＩＤが、高効率作動点ＩＤｅ（設定値）以上であり、かつ、第２設定値としての制御上限値（ＩＤｍａｘ−ｎＡ）未満であるか否か判定する。この場合も、ステップＳ３と同様に、出力電流ＩＤは、ステップＳ２において予測した負荷要求と、実際の現時点の出力電流ＩＤ（負荷要求）との高い方の値を用いるものとする。

このステップＳ４にてＩＤｅ≦ＩＤ＜ＩＤｍａｘ−ｎＡの場合はステップＳ６に進み、それ以外では、ステップＳ７に進む。

ここで、ＩＤｍａｘは、予め設定されたコンバータ３０の出力上限電流値であり、この出力上限電流値から安全マージン分であるｎＡ（例えば、数〜十数Ａ程度であって、１０Ａ前後の値）を確保した値を制限上限値（ＩＤｍａｘ−ｎＡ）とする。

ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７の各ステップでは、それぞれ、予測を含む負荷要求に応じたコンバータ３０の動作特性として、定電流制御時の電圧上昇傾きに相当する出力電流ＩＤ、制御高電圧値ＶＤＨ、制御低電圧値ＶＤＬの設定を行う。

ここで、まず、出力電流ＩＤ、制御高電圧値ＶＤＨ、制御低電圧値ＶＤＬについて説明する。

出力電流ＩＤは、コンバータ３０の定電流制御時の出力を示している。そして、この定電流制御では、補助バッテリ６０が充電されるもので、出力電流ＩＤは、この充電時の電圧上昇傾きを規定する。一例を示せば、図５のタイムチャートにおいて、ｔ００の時点からｔ０１の時点の間では、定電流制御を実行しており、このときのＩＤ＝ＩＤｅの符号を付した直線が、充電時の電圧の傾きを示している。

制御高電圧値ＶＤＨは、コンバータ３０の制御において、定電流制御から定電圧制御に切り換える判定を行う電圧値である。すなわち、バッテリ電圧ＶＢが、充電によりこの制御高電圧値ＶＤＨに達した時点で、コンバータ３０の定電流制御を終了し、定電圧制御に切り換える。これにより、補助バッテリ６０は、充電状態から放電状態に切り換えられる。前述した図５では、ｔ０１の時点が、バッテリ電圧ＶＢが制御高電圧値ＶＤＨに達して定電圧制御に切り換えられた時点を示している。

制御低電圧値ＶＤＬは、コンバータ３０の制御において、定電圧制御から定電流制御に切り換える判定を行う電圧値である。すなわち、バッテリ電圧ＶＢが放電によりこの制御低電圧値ＶＤＬまで低下した時点で、コンバータ３０の定電圧制御を終了し、定電流制御に切り換える。これにより、補助バッテリ６０は、放電状態から充電状態に切り換えられる。前述した図５では、ｔ０２の時点が、バッテリ電圧ＶＢが制御低電圧値ＶＤＬに達して定電圧制御から定電流制御に切り換えられた時点を示している。

ステップＳ３にてＩＤ＜ＩＤｅの場合、すなわち、負荷要求が設定値以下の場合に進むステップＳ５では、出力電流ＩＤ、制御高電圧値ＶＤＨ、制御低電圧値ＶＤＬの設定を以下のように行う。

出力電流（電圧上昇傾き）ＩＤは、第１電圧上昇傾きとしての高効率作動点ＩＤｅ時の傾きに設定する。

制御高電圧値ＶＤＨは、予め設定された上限電圧ＶＤＨｍａｘに設定する。

制御低電圧値ＶＤＬは、予め設定された第１電圧としての下限電圧ＶＤＬｍｉｎに設定する。

ここで、出力電流ＩＤと電圧上昇傾きの関係について説明する。コンバータ３０において高効率作動点ＩＤｅによる定電流電圧制御を実行した場合、最も高効率作動となる。したがって、図４において黒の矢印にて示すように、出力電流ＩＤは、補助バッテリ６０および負荷群１００に供給され、補助バッテリ６０にて充電される。このとき、前述のように、コンバータ３０でも、最も効率の良い作動がなされていることから、バッテリ電圧ＶＢの上昇傾きは、図５においてｔ００とｔ０１の間のＩＤ＝ＩＤｅが指す線により示す傾きであって、最も、急な傾きとなり、これを第１電圧上昇傾きと称する。このように、定電流制御時に用いる出力電流ＩＤは、このときのバッテリ電圧ＶＢの上昇傾きを意味する。

また、図３のステップＳ５にて制御低電圧値ＶＤＬに設定する下限電圧ＶＤＬｍｉｎは、補助バッテリ６０および負荷群１００への電力供給系１２０の保護のために、この値未満になることのないように設定された下限値である。この下限電圧ＶＤＬｍｉｎは、例えば１２Ｖよりも高い電圧、より具体的には、１３Ｖ前後の値に設定されている。

一方、制御高電圧値ＶＤＨに設定する上限電圧ＶＤＨｍａｘは、前記電力供給系１２０において、補助バッテリ６０および負荷群１００の保護のために、これを越えないように設定された上限値である。この上限電圧ＶＤＨｍａｘは、例えば１４Ｖ台後半程度の値に設定されている。

ステップＳ４にて、ＩＤｅ≦ＩＤ＜ＩＤｍａｘ−ｎＡの場合に進むステップＳ６では、出力電流（電圧上昇傾き）ＩＤ、制御高電圧値ＶＤＨ、制御低電圧値ＶＤＬの設定を以下のように行う。

出力電流（電圧上昇傾き）ＩＤは、第１電圧上昇傾きよりも小さな第２電圧上昇傾きに設定すべく、現在の負荷群１００側の電流値である負荷電流ＩＬに、ステップＳ２にて予測される高負荷作動に応じた加算値αを加算した傾きに設定する。

制御高電圧値ＶＤＨは、予め設定された上限電圧ＶＤＨｍａｘに設定する。

制御低電圧値ＶＤＬは、第１電圧としての下限電圧ＶＤＬｍｉｎよりも大きな第２電圧（ＶＤＬｍｉｎ＋β）に設定すべく、予め設定された下限電圧ＶＤＬｍｉｎに、ステップＳ２にて予測される高負荷要求に応じた加算値βを加算した値に設定する。

ここで、加算値α、βについて説明する。

これら加算値α、βは、ステップＳ２において予測された高負荷要求作動に応じた値が設定されている。例えば、高負荷要求作動として、電動ブレーキ装置１０５の頻繁な作動が予測される場合、α＝ｎａＡに設定するとともに、β＝ｎａＶに設定する。また、高負荷要求作動として、電動ステアリング装置１０４の頻繁な作動が予測される場合、α＝ｎｂＡ（ｎｂＡ＞ｎａＡ）に設定するとともに、β＝ｎｂＶ（ｎｂＶ＜ｎａＶ）に設定する。これらの値は、各負荷に応じて設定されており、ｎａＡ、ｎｂＡとしては、数〜数十程度の数値であり、ｎａＶ、ｎｂＶとしては、１．０Ｖ前後の数値を用いる。

また、上述のように、加算値α、βは、ｎｂＡ＞ｎａＡ、ｎａＶ＞ｎｂＶの関係にある。すなわち、負荷要求としては、電動ステアリング装置１０４よりも電動ブレーキ装置１０５の方が大きい設定となっている。したがって、電動ブレーキ装置１０５の頻繁な作動が予測される場合は、電動ステアリング装置１０４の頻繁な作動が予測される場合よりも、加算値αを小さくして、電圧上昇傾きを小さく（緩やかに）設定する。同様に、電動ブレーキ装置１０５の頻繁な作動が予測される場合、電動ステアリング装置１０４の頻繁な作動が予測される場合よりも、加算値βを大きくすることで、制御低電圧値ＶＤＬを、より大きく設定する。

ステップＳ４にて、ＩＤｅ≦ＩＤ＜ＩＤｍａｘ−ｎＡ以外の場合、すなわち、出力電流ＩＤが第２設定値（ＩＤｍａｘ−ｎＡ）よりも大きい場合に進むステップＳ７では、出力電流ＩＤ、制御高電圧値ＶＤＨ、制御低電圧値ＶＤＬの設定を以下のように行う。

出力電流（電圧上昇傾き）ＩＤは、ステップＳ６と同様に、現在の負荷群１００の負荷電流ＩＬに、ステップＳ２にて予測される高負荷要求作動に応じた加算値αを加算した第２の傾きに設定する。

制御高電圧値ＶＤＨおよび制御低電圧値ＶＤＬは、それぞれ、予め設定された上限電圧ＶＤＨｍａｘに設定する。すなわち、制御低電圧値ＶＤＬを、第３電圧として上限電圧ＶＤＨｍａｘに設定する。

ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７により、出力電流（電圧上昇傾き）ＩＤ、制御高電圧値ＶＤＨ、制御低電圧値ＶＤＬを設定した後に進むステップＳ８では、電圧センサ３２が検出するバッテリ電圧ＶＢが、制御高電圧値ＶＤＨに等しいか否か判定する。そして、バッテリ電圧ＶＢが制御高電圧値ＶＤＨに等しい場合はステップＳ９に進み、両者が等しくない場合はステップＳ２に進む。

ステップＳ８にてＶＢ＝ＶＤＨの場合に進むステップＳ９では、制御電圧ＶＤを、制御低電圧値ＶＤＬに制御し、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、バッテリ電圧ＶＢが制御低電圧値ＶＤＬに等しいか否か判定し、両者が等しい（ＶＢ＝ＶＤＬ）の場合は、ステップＳ１からの処理を繰り返すリピートに進み、それ以外の場合は、ステップＳ９に戻る。

（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の動作をタイムチャートに基づいて説明する。

＜比較例＞
本実施の形態１の動作を説明するのにあたり、まず、従来技術と同様の動作を行う比較例の動作例を、図５のタイムチャートに基づいて説明する。なお、この図５のタイムチャートの動作は、本実施の形態１の低負荷要求制御時の動作に等しい。

従来および低負荷要求制御時には、コンバータ３０の出力電流ＩＤを、高効率作動点ＩＤｅに制御する。その際の電圧上昇傾きは、第１電圧上昇傾きとなり、この第１電圧上昇傾きは、図５のｔ００〜ｔ０１の時点の傾きである。

このときコンバータ３０は、高効率作動点ＩＤｅで作動しているため、コンバータ３０の出力電流ＩＤは、図４において黒矢印のＩＢ、ＩＬに示すように、補助バッテリ６０および負荷群１００に供給される。したがって、補助バッテリ６０では、充電され、また、負荷群１００では、作動中の負荷により電力消費される。

補助バッテリ６０では、この充電時には、図５に示す第１電圧上昇傾きでバッテリ電圧ＶＢが上昇する。

その後、バッテリ電圧ＶＢが制御高電圧値ＶＤＨに達したｔ０１の時点から、コンバータ３０は、制御電圧ＶＤ＝ＶＤＬの定電圧制御に切り換えられる。

したがって、補助バッテリ６０は、負荷群１００の電力消費により、図４において白抜き矢印ＩＢで示すように放電され、図５に示すように、ｔ０１の時点からバッテリ電圧ＶＢは低下する。

そして、バッテリ電圧ＶＢが制御低電圧値ＶＤＬまで低下したｔ０２の時点で、再び、コンバータ３０は、出力電流ＩＤを高効率作動点ＩＤｅで作動させる定電流制御に切り換えられ、上記の動作を繰り返す。

このような動作を行っている途中で、高負荷要求作動時には、以下に述べる問題が生じる可能性があった。

例えば、山道を走行したり、渋滞などで、頻繁に減速を行ったりなどして、電動ブレーキ装置１０５あるいは電動ステアリング装置１０４を頻繁に作動させるような高負荷要求作動時、電力供給が消費に追い付かない可能性がある。

特に、コンバータ３０に対して定電圧制御を実行している場合、負荷群１００の負荷要求は、補助バッテリ６０の放電により賄われる。よって、バッテリ電圧ＶＢが制御低電圧値ＶＤＬに近い領域ｔ０Ｒなどにおいて、上記のような高負荷要求作動が実行された場合、電力供給が消費に追い付かない可能性が大きい。

そして、このような場合、バッテリ電圧ＶＢが、下限電圧ＶＤＬｍｉｎを下回り、負荷群１００の動作に悪影響を与えたり、補助バッテリ６０の耐久性に悪影響を与えたりするおそれがあった。

また、ｔ００〜ｔ０１の時点の定電流制御を行っている状態では、コンバータ３０からの電力が、補助バッテリ６０と負荷群１００とに供給されている。よって、この場合には、負荷群１００において高負荷の動作が行われた場合に、負荷群１００に電力供給可能である。

しかしながら、この比較例のように、電圧上昇傾き（ＩＤ）が急であると、バッテリ電圧ＶＢが短時間で制御高電圧値ＶＤＨに達し、定電圧制御に切り換えられる。このため、定電流制御による効率的な電力供給を実行可能な時間が短くなり、その分、上記の高負荷要求作動による電力不足が生じやすくなる。

＜実施の形態１の作動＞
図６は本実施の形態１において、高負荷要求作動が予測された場合の動作を示すタイムチャートである。

ここで、ｔ０の時点では、従来と同様の低負荷要求時の動作、すなわち、図５のｔ００の時点と同様に、出力電流ＩＤ＝ＩＤｅによる定電流制御に基づく第１の傾きでバッテリ電圧ＶＢが上昇している。

その後、このタイムチャートの例では、ｔ１の時点で、高負荷要求作動予測が成された。なお、この場合、負荷要求は、設定値としての高効率作動点ＩＤｅよりは大きく、第２設定値としての制御上限値（ＩＤｍａｘ−ｎＡ）より小さいものとする。

このような高負荷要求作動予測が成されると、図３のステップＳ２→Ｓ４→Ｓ６の処理に基づいて、ＩＤ＝ＩＬ＋α、ＶＤＨ＝ＶＤＨｍａｘ、ＶＤＬ＝ＶＤＬｍｉｎ＋βに設定される。

これに基づいて、図６のタイムチャートに示すように、ｔ１の時点から、出力電流ＩＤ＝ＩＬ＋αに制御することにより、電圧上昇傾きは、高効率作動点ＩＤｅによる作動時と比較して、緩やかな傾き（第２電圧上昇傾き）に制御される。この状態では、電圧上昇傾き（ＩＬ＋α）は、ｔ１の時点の負荷電流ＩＬに、予め、作動が予測される高負荷に応じた加算値αが加算されている。このため、負荷群１００による負荷（ＩＬ）に、予測された高負荷作動分が加わっても、補助バッテリ６０への充電を継続することができる。

同時に、このｔ１の時点から、制御低電圧値ＶＤＬが、ＶＤＬminからβだけ加算されて嵩上げされる。

すなわち、実施の形態１にあっても、バッテリ電圧ＶＢが制御高電圧値ＶＤＨに達すると（ｔ２の時点）、制御電圧ＶＤ＝ＶＤＬの定電圧制御に移行する。この場合、負荷群１００による負荷要求は、補助バッテリ６０による放電で賄われ、バッテリ電圧ＶＢが図示のように低下する。

そして、バッテリ電圧ＶＢが、制御低電圧値ＶＤＬに達したｔ３の時点から、定電流制御に切り換えられる。

このとき、例えば、ｔＲに示す時期において、電動ブレーキ装置１０５や電動ステアリング装置１０４などの作動が実行された場合、この高負荷要求にバッテリ放電が追い付かずに、バッテリ電圧ＶＢが制御低電圧値ＶＤＬよりも低下する可能性がある。

しかしながら、本実施の形態１では、高負荷要求作動が予測されたｔ１の時点から、制御低電圧値ＶＤＬを、低負荷要求時の下限電圧ＶＤＬｍｉｎよりも高く設定している。このため、バッテリ電圧ＶＢが制御低電圧値ＶＤＬよりも低下しても、下限電圧ＶＤＬｍｉｎを下回ることを抑制できる。したがって、負荷群１００の作動や補助バッテリ６０の耐久性に悪影響を与えることを抑制できる。

さらに、本実施の形態１では、高負荷要求作動の予測時に、その作動する負荷が電動ステアリング装置１０４か電動ブレーキ装置１０５かの違いにより、加算値α、βの値を変えて、電圧上昇傾きおよび制御低電圧値ＶＤＬの設定を異ならせている。すなわち、負荷要求が大きい電動ブレーキ装置１０５の作動時には、電動ステアリング装置１０４の作動時よりも、電圧上昇傾きを小さく（緩やか）にし、かつ、制御低電圧値ＶＤＬを大きく設定するようにしている。

これにより、補助バッテリ６０における放電機会を少なくして過放電が生じにくくできるとともに、負荷群１００における電圧を含むバッテリ電圧ＶＢの低下をより抑制できる。

したがって、これら加算値α、βを常時一定であって、相対的に常時加算値αを小さく、加算値βを大きくしたものと比較して、負荷要求が相対的に小さい場合の充電頻度を抑えて高効率化を図ることができる。一方、これら加算値α、βを常時一定であって、相対的に常時加算値αを大きく、加算値βを小さくしたものと比較して、負荷要求が相対的に大きい場合の負荷群１００における電圧を含むバッテリ電圧ＶＢの低下を、より確実に抑制することができる。

次に、高負荷走行予測時に、負荷要求が、第２設定値としての制御上限値（ＩＤｍａｘ−ｎＡ）を越えている場合、すなわち、負荷要求が極めて大きい場合について説明する。

この場合、ステップＳ７の処理に基づいて、出力電流ＩＤ（電圧上昇傾き）は、現在の負荷群１００へ供給される負荷電流ＩＬに、加算値αを加算した第２の傾きに設定する。そして、制御高電圧値ＶＤＨおよび制御低電圧値ＶＤＬを、それぞれ、予め設定された上限電圧ＶＤＨｍａｘに設定する。

したがって、バッテリ電圧ＶＢは、図７に示す第２の傾き（ＩＤ＝ＩＬ＋α）により制御高電圧値ＶＤＨに達した後は、ステップＳ９に基づく定電圧制御により、常時、制御電圧ＶＤは、上限電圧ＶＤＨｍａｘに制御される。

これにより、負荷群１００において、高負荷作動が行われても、バッテリ電圧ＶＢおよび負荷群１００において、電圧低下が生じるのを抑制できる。

（実施の形態１の効果）
以上説明してきたように、本実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、以下に列挙する効果を有する。

ａ）実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、
メインバッテリとしての強電バッテリ２０の電圧を調整して、サブバッテリとしての補助バッテリ６０および負荷群１００に電力を供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータ３０と、
補助バッテリ６０の電圧を検出するバッテリ電圧検出手段としての電圧センサ３２と、
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の作動を制御し、かつ、補助バッテリ６０のバッテリ電圧ＶＢが、予め設定された制御低電圧値ＶＤＬまで低下すると強電バッテリ２０からＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して補助バッテリ６０に充電する充電制御を実行する制御部３１と、
を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置であって、
制御部３１は、充電制御において、
負荷群１００による電力要求である負荷要求が予め設定された設定値（ＩＤｅ）以下の低負荷要求時は、充電を予め設定された第１の定電流電圧上昇傾きＩＤｅにより実行するとともに、制御低電圧値ＶＤＬを予め設定された第１電圧としての下限電圧ＶＤＬｍｉｎに設定する低負荷要求時制御を実行し、
負荷要求が、設定値（ＩＤｅ）よりも大きい高負荷要求時は、充電を第１の電圧上昇傾き（Ｉｄｅ）よりも小さい傾きの第２の電圧上昇傾き（ＩＤ＝ＩＬ＋α）により実行するとともに、制御低電圧値ＶＤＬを第１電圧としての下限電圧ＶＤＬｍｉｎよりも大きな第２電圧（ＶＤＬｍｉｎ＋β）に設定する高負荷要求時制御を実行する
ことを特徴とする。

したがって、高負荷要求時には、補助バッテリ６０の充電を開始する制御低電圧値ＶＤＬを、低負荷要求時に用いる第１電圧としての下限電圧ＶＤＬｍｉｎよりも大きな第２電圧としてＶＤＬｍｉｎ＋βに設定する。

よって、高負荷要求時には、低負荷要求時よりも早期に充電を開始する。

このため、急な高負荷要求が生じた際の、補助バッテリ６０および負荷群１００の電圧低下、すなわち電力不足を抑制することが可能である。

加えて、高負荷要求時には、充電の際に、低負荷要求時の第１の電圧上昇傾き（ＩＤｅ）よりも小さい傾きの第２電圧上昇傾き（ＩＬ＋α）として実行するため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０を補助バッテリ６０よりも高電圧として充電を行う状態を、低負荷時よりも長時間形成できる。

したがって、負荷群１００側において高負荷要求が生じた場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０からの電力を負荷群１００へ供給することが可能であり、これによっても電圧低下、すなわち電力不足を抑制することが可能となる。

ｂ）実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、
制御部３１は、高負荷要求時制御の実行時には、負荷要求が相対的に大きい場合、負荷要求が相対的に小さい場合と比較して、第２電圧上昇傾きを小さく設定する一方で、第２電圧（ＶＤＬｍｉｎ＋β）を大きく設定することを特徴とする。

したがって、高負荷制御時にあっても、負荷要求が大きいほど、電圧上昇傾きを小さく設定することにより、補助バッテリ６０の充電状態を、より長時間形成し、高負荷要求時の電圧低下（電力不足）を、より抑制することが可能となる。加えて、高負荷制御時にあっても、負荷要求が大きいほど制御低電圧値ＶＤＬをより大きく設定し、より早期に充電を開始し、急な高負荷要求が生じた際の、補助バッテリ６０および負荷群１００の電圧低下（電力不足）を、いっそう抑制することが可能である。

このように、負荷要求の大きさにより、電圧上昇傾きおよび制御低電圧値ＶＤＬの設定を変えることにより、これらを常時一定としたものと比較して、負荷要求が相対的に小さい場合の充電頻度を抑えて高効率化を図ることができる。一方、これらを常時一定としたものと比較して、負荷要求が相対的に大きい場合の負荷群１００における電圧を含むバッテリ電圧ＶＢの低下を、より確実に抑制することができる。

ｃ）実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、
制御部３１は、高負荷要求時制御の実行時に、負荷要求が設定値（ＩＤｅ）よりもさらに大きな第２設定値（ＩＤｍａｘ−ｎＡ）よりも大きい場合には、制御低電圧値ＶＤＬを、第２電圧（ＶＤＬｍｉｎ＋βよりも高く設定された第３電圧（ＶＤＨｍａｘ）に設定することを特徴とする。

したがって、負荷要求が極めて大きい場合は、第３電圧（ＶＤＨｍａｘ）に定電圧制御を行って、常時、充電状態とすることにより、補助バッテリ６０の放電を抑え、補助バッテリ６０および負荷群１００の電圧低下（電力不足）を、さらに抑制することが可能である。

ｄ）実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、
制御部３１は、充電制御時に用いる負荷要求として、走行予測手段（ステップＳ２の処理を実行する部分）による予測走行時の高負荷要求である高負荷作動要求予測を含むことを特徴とする。

このように、高負荷要求作動予測を用いることにより、負荷群１００において実際に高負荷作動が実行される前に、高負荷要求時制御を開始するため、実際に高負荷作動が行われてから高負荷要求時制御を開始するものと比較して、電力不足の発生を抑制できる。

ｅ）実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、
制御部３１は、第１電圧として、補助バッテリ６０および負荷群１００においてこれ以上電圧を下げないように設定された下限電圧ＶＤＬｍｉｎを用いたことを特徴とする。

したがって、低負荷要求時制御の実行時に、補助バッテリ６０および負荷群１００が、下限電圧ＶＤＬｍｉｎよりも電圧低下するのを抑制することができる。

ｆ）実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、
制御部３１は、第３電圧として、補助バッテリ６０および負荷群１００においてこれ以上電圧を上げないように設定された上限電圧ＶＤＨｍａｘを用いたことを特徴とする。

したがって、極めて高負荷の負荷要求時には、補助バッテリ６０および負荷群１００の電圧が上限電圧ＶＤＨｍａｘの近傍に制御され、高負荷作動時に、電圧低下が生じるのを抑制できる。

ｇ）実施の形態１のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、
制御部３１は、第１電圧上昇傾き（ＩＤｅ）として、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０にて最も効率良く作動する高効率作動点で駆動した場合の傾きを用いたことを特徴とする。

したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の高効率化を最大限に発揮することができる。

以上、本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、電動車に適用した例を示したが、メインバッテリ、サブバッテリ、ＤＣ−ＤＣコンバータを搭載した車両であれば、いわゆるハイブリッド車両などの他の車両にも適用することができる。

また、実施の形態では、負荷として、メータ装置、ナビゲーションシステム、照明装置、電動ステアリング装置、電動ブレーキ装置、ワイパ装置、空調装置（ブロワモータ）を示したが、補助バッテリにより駆動するものであれば、これらに限定されるものではない。さらに、高負荷作動を行う負荷としても、電動ステアリング装置、電動ブレーキ装置に限定されない。例えば、冬季などは、空調装置のヒータなどを含むことができる。この場合、高負荷作動予測は、外気温、室内温、日射量などに基づいて判定することができる。

また、実施の形態では、加算値を負荷要求の大きさに応じて可変とした例を示したが、この加算値を一定としても、所期の効果は得ることができる。

また、実施の形態では、ステップＳ７において、電圧上昇傾きを小さくすることと、制御低電圧値を第３電圧に設定することとを実行しているが、この処理では、制御低電圧値を第３設定値に設定する飲みとし、電圧上昇傾きは、低負荷要求時と同様に制御するようにしてもよい。この場合、実施の形態と比較して、制御低電圧値が第３設定値に達する時間を短縮することができ、高負荷要求による電圧低下をより抑えることが可能である。

２０ 強電バッテリ（メインバッテリ）
３０ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３１ 制御部
３２ 電圧センサ（バッテリ電圧検出手段）
６０ 補助バッテリ（サブバッテリ）
１００ 負荷群
ＩＤ 出力電流
ＩＤｅ 高効率作動点（設定値）
ＩＤｍａｘ 出力上限電流値
ＩＤｍａｘ−ｎＡ 制御上限値（第２設定値）
ＩＬ＋α 第２電圧上昇傾き
ＶＢ バッテリ電圧
ＶＤＬ 制御低電圧値
ＶＤＨ 制御高電圧値
ＶＤＨｍａｘ 上限電圧（第３電圧）
ＶＤＬｍｉｎ 下限電圧（第１電圧）
ＶＤＬｍｉｎ＋β 第２電圧
α 加算値（ｎａＡ、ｎｂＡ）
β 加算値（ｎａＶ、ｎｂＶ）

Claims (7)

1. メインバッテリの電圧を調整して、サブバッテリおよび負荷に電力を供給可能なＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記サブバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータの作動を制御し、かつ、前記サブバッテリの電圧が、予め設定された制御低電圧値まで低下すると前記メインバッテリから前記ＤＣ−ＤＣコンバータを介して前記サブバッテリに充電する充電制御を実行する制御部と、
   を備えたＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置であって、
   前記制御部は、前記充電制御において、
   前記負荷による電力要求である負荷要求が予め設定された設定値以下の低負荷要求時は、前記充電を予め設定された第１電圧上昇傾きにより実行するとともに、前記制御低電圧値を予め設定された第１電圧に設定する低負荷要求時制御を実行し、
   前記負荷要求が、前記設定値よりも大きい高負荷要求時は、前記充電を前記第１電圧上昇傾きよりも小さい傾きの第２電圧上昇傾きにより実行するとともに、前記制御低電圧値を前記第１電圧よりも大きな第２電圧に設定する高負荷要求時制御を実行することを特徴と
   するＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
2. 請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
   前記制御部は、前記高負荷要求時制御の実行時には、前記負荷要求が相対的に大きい場合、前記負荷要求が相対的に小さい場合と比較して、前記第２電圧上昇傾きの傾きを小さく設定する一方で、前記第２電圧を大きく設定することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
   前記制御部は、前記高負荷要求時制御の実行時に、前記負荷要求が前記設定値よりもさらに大きな第２設定値よりも大きい場合には、前記制御低電圧値を、前記第２電圧よりも高く設定された第３電圧に設定することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
4. 請求項３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
   前記制御部は、前記第３電圧として、前記サブバッテリおよび前記負荷においてこれ以上電圧を上げないように設定された上限電圧を用いたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
   前記制御部は、前記充電制御の実行時に用いる前記負荷要求として、走行予測手段による予測走行時の高負荷要求である高負荷要求作動予測を含むことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
   前記制御部は、前記第１電圧として、前記サブバッテリおよび前記負荷においてこれ以上電圧を下げないように設定された下限電圧を用いたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
   前記制御部は、前記第１電圧上昇傾きとして、前記ＤＣ−ＤＣコンバータにて最も効率良く作動する高効率作動点で駆動した場合の傾きを用いたことを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。