(57)【要約】【課題】高電圧系の電圧が降下してもオーバーシュートすることなく目標電圧とする。【解決手段】高電圧系電圧Ｖｈが降下したときには、低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧以上となる範囲内で高電圧系電圧Ｖｈに設定電圧Ｖｓｅｔ１を加えて得られる調整電圧を制御用電圧Ｖｈｃとして設定し（Ｓ２５０）、制御用電圧Ｖｈｃにレート値Ｖｒｔを加えた新たな制御用電圧Ｖｈｃから高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧が閾値Ｖｒｅｆ１未満となるまで昇圧必要電圧以上となる範囲内で調整電圧を制御用電圧Ｖｈｃとして設定して（Ｓ２８０〜Ｓ３００）、高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃになるよう昇圧コンバータを制御する。これにより、高電圧系電圧Ｖｈが降下して目標電圧Ｖｈ＊との乖離が大きくなっても、高電圧系電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊からオーバーシュートさせることなく目標電圧Ｖｈ＊とすることができる。【選択図】図３
2010187443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低電圧系の正極側に一方の接続端子が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他方の接続端子と高電圧系の正極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第１のスイッチング素子と、前記リアクトルの他方の端子と低電圧系の負極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第２のスイッチング素子と、を有する電圧変換装置であって、
前記低電圧系の電圧である低側電圧を検出する低側電圧検出手段と、
前記高電圧系の電圧である高側電圧を検出する高側電圧検出手段と、
目標電圧を制御用電圧としたときに該制御用電圧が前記低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには該制御用電圧から前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子をスイッチングし、前記制御用電圧が前記昇圧必要電圧未満となるときには前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行し、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには前記昇圧必要電圧以上となる範囲内で前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行し、前記調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行したときには前記調整電圧を前記目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行する制御手段と、
を備える電圧変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電圧変換装置であって、
前記制御手段は、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときに前記調整電圧が前記昇圧必要電圧以上のときには該調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行し、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときに前記調整電圧が前記昇圧必要電圧未満のときには該昇圧必要電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行する手段である、
電圧変換装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電圧変換装置であって、
前記所定電圧は、前記所定差電圧である、
電圧変換装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の電圧変換装置と、
前記高電圧系に接続されて走行用の動力を出力する電動機と、
前記低電圧系に接続された充放電可能なバッテリと、
を搭載する自動車。
【請求項５】
低電圧系の正極側に一方の接続端子が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他方の接続端子と高電圧系の正極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第１のスイッチング素子と、前記リアクトルの他方の端子と低電圧系の負極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第２のスイッチング素子と、前記低電圧系の電圧である低側電圧を検出する低側電圧検出手段と、前記高電圧系の電圧である高側電圧を検出する高側電圧検出手段と、を有する電圧変換装置の制御方法であって、
目標電圧を制御用電圧としたときに該制御用電圧が前記低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには該制御用電圧から前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子をスイッチングし、前記制御用電圧が前記昇圧必要電圧未満となるときには前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行し、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには前記昇圧必要電圧以上となる範囲内で前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行し、前記調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行したときには前記調整電圧を前記目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行する、
ことを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換装置およびその制御方法並びに自動車に関し、詳しくは、低電圧系の正極側に一方の接続端子が接続されたリアクトルと、リアクトルの他方の接続端子と高電圧系の正極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第１のスイッチング素子と、リアクトルの他方の端子と低電圧系の負極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第２のスイッチング素子と、を有する電圧変換装置およびこうした電圧変換装置の制御方法並びにこうした電圧変換装置を搭載する自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電圧変換装置を有する駆動装置としては、バッテリからの電力を昇圧してモータ駆動用のインバータに供給するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、モータ駆動用のインバータの制御をＰＷＭ制御方式から矩形波制御方式に切り替えたときや逆に矩形波制御方式からＰＷＭ制御方式に切り替えたときに、切替の前後のバッテリパワーの変化により昇圧されたバッテリ電圧の変化をオフセット電圧として推定し、推定したオフセット電圧からオフセット補正値を算出し、このオフセット補正値を用いてモータ指令値を補正することにより、モータの駆動制御をより適正に行なうものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３６９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の電圧変換装置では、負荷が大きく装置の能力を超えるようなときには、フィードバック補正量が過剰な大きさに至ったときでも高電圧系の電圧が目標電圧に追従せず、高電圧系の電圧と目標電圧とに乖離が生じる場合がある。高電圧系の電圧と目標電圧との乖離が大きいときに電圧変換装置への負荷が急に小さくなると、フィードバック補正量が過剰に大きいために、高電圧系の電圧の変化が急峻となり、高電圧系の電圧が目標電圧より大きくなるオーバーシュートを生じてしまう。こうした問題に対して、高電圧系の電圧と目標電圧とに乖離が生じたときには、高電圧系の電圧より若干大きな電圧を目標電圧として制御し、目標電圧を徐々に本来の目標電圧に戻すことも考えられるが、低電圧系の電圧より予め設定された昇圧開始用電圧だけ高い電圧以上の目標電圧のときに電圧変換による昇圧を行なうように電圧変換装置を制御するものでは、経年変化や外乱などにより低電圧系の電圧が実際の電圧より高い電圧として検出され、検出された低電圧系の電圧に昇圧開始用電圧を加えると目標電圧より高くなってしまうときには、電圧変換による昇圧が停止され、高電圧系の電圧を本来の目標電圧にすることができなくなってしまう。
【０００５】
本発明の電圧変換装置およびその制御方法並びに自動車は、電圧変換装置への負荷が大きくて高電圧系の電圧と目標電圧とに乖離が生じた後に電圧変換装置への負荷が急に小さくなっても高電圧系の電圧が目標電圧に対してオーバーシュートすることなく復帰するようにすると共に経年変化や外乱などにより低電圧系の電圧が実際の電圧より高い電圧として検出されても電圧変換による昇圧が停止されないようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電圧変換装置およびその制御方法並びに自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の電圧変換装置は、
低電圧系の正極側に一方の接続端子が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他方の接続端子と高電圧系の正極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第１のスイッチング素子と、前記リアクトルの他方の端子と低電圧系の負極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第２のスイッチング素子と、を有する電圧変換装置であって、
前記低電圧系の電圧である低側電圧を検出する低側電圧検出手段と、
前記高電圧系の電圧である高側電圧を検出する高側電圧検出手段と、
目標電圧を制御用電圧としたときに該制御用電圧が前記低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには該制御用電圧から前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子をスイッチングし、前記制御用電圧が前記昇圧必要電圧未満となるときには前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行し、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには前記昇圧必要電圧以上となる範囲内で前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行し、前記調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行したときには前記調整電圧を前記目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明の電圧変換装置では、目標電圧を制御用電圧としたときに制御用電圧が低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには制御用電圧から高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子をスイッチングし、制御用電圧が昇圧必要電圧未満となるときには第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行する。そして、こうした通常制御を実行している最中に高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには昇圧必要電圧以上となる範囲内で高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行し、調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行したときには調整電圧を目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行する。このように、高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行し、その後、調整電圧を目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行するから、高側電圧検出手段により検出された高側電圧と目標電圧との乖離が大きくなっても、高電圧系の電圧をオーバーシュートさせることなく目標電圧にすることができる。しかも、調整電圧は、昇圧必要電圧以上となる範囲内の電圧であるため、制御用電圧が昇圧必要電圧未満になることを抑止することができ、制御用電圧が昇圧必要電圧未満になるために昇圧が停止されるのを抑止することができる。なお、所定電圧として所定差電圧を用いることもできる。
【０００９】
こうした本発明の電圧変換装置において、前記制御手段は、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときに前記調整電圧が前記昇圧必要電圧以上のときには該調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行し、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときに前記調整電圧が前記昇圧必要電圧未満のときには該昇圧必要電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行する手段である、ものとすることもできる。
【００１０】
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の電圧変換装置、即ち、基本的には、低電圧系の正極側に一方の接続端子が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他方の接続端子と高電圧系の正極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第１のスイッチング素子と、前記リアクトルの他方の端子と低電圧系の負極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第２のスイッチング素子と、を有する電圧変換装置であって、前記低電圧系の電圧である低側電圧を検出する低側電圧検出手段と、前記高電圧系の電圧である高側電圧を検出する高側電圧検出手段と、目標電圧を制御用電圧としたときに該制御用電圧が前記低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには該制御用電圧から前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子をスイッチングし、前記制御用電圧が前記昇圧必要電圧未満となるときには前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行し、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには前記昇圧必要電圧以上となる範囲内で前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行し、前記調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行したときには前記調整電圧を前記目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行する制御手段と、を備える電圧変換装置と、前記高電圧系に接続されて走行用の動力を出力する電動機と、前記低電圧系に接続された充放電可能なバッテリと、を搭載することを要旨とする。
【００１１】
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の本発明の電圧変換装置を搭載するから、本発明の電圧変換装置が奏する効果、即ち、高側電圧検出手段により検出された高側電圧と目標電圧との乖離が大きくなっても、高電圧系の電圧をオーバーシュートさせることなく目標電圧にすることができる効果や、制御用電圧が昇圧必要電圧未満になることを抑止することができる効果、制御用電圧が昇圧必要電圧未満になるために昇圧が停止されるのを抑止することができる効果、などと同様の効果を奏することができる。この結果、高電圧系の電圧が目標電圧に対してオーバーシュートすることによって電動機から予期しないトルクが出力されるのを抑制することができる効果や、昇圧が停止されることによる電動機から所望のトルクを出力することができなくなることを抑制することができる効果などを奏することができる。
【００１２】
本発明の電圧変換装置の制御方法は、
低電圧系の正極側に一方の接続端子が接続されたリアクトルと、前記リアクトルの他方の接続端子と高電圧系の正極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第１のスイッチング素子と、前記リアクトルの他方の端子と低電圧系の負極側との接続に対してスイッチング可能に接続された第２のスイッチング素子と、前記低電圧系の電圧である低側電圧を検出する低側電圧検出手段と、前記高電圧系の電圧である高側電圧を検出する高側電圧検出手段と、を有する電圧変換装置の制御方法であって、
目標電圧を制御用電圧としたときに該制御用電圧が前記低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには該制御用電圧から前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子をスイッチングし、前記制御用電圧が前記昇圧必要電圧未満となるときには前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行し、前記通常制御を実行している最中に前記高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには前記昇圧必要電圧以上となる範囲内で前記高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行し、前記調整電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行したときには前記調整電圧を前記目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を前記制御用電圧として用いて前記通常制御を実行する、
ことを特徴とする。
【００１３】
この本発明の電圧変換装置の制御方法では、目標電圧を制御用電圧としたときに制御用電圧が低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには制御用電圧から高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子をスイッチングし、制御用電圧が昇圧必要電圧未満となるときには第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行する。そして、こうした通常制御を実行している最中に高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには昇圧必要電圧以上となる範囲内で高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行し、調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行したときには調整電圧を目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行する。このように、高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行し、その後、調整電圧を目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行するから、高側電圧検出手段により検出された高側電圧と目標電圧との乖離が大きくなっても、高電圧系の電圧をオーバーシュートさせることなく目標電圧にすることができる。しかも、調整電圧は、昇圧必要電圧以上となる範囲内の電圧であるため、制御用電圧が昇圧必要電圧未満になることを抑止することができ、制御用電圧が昇圧必要電圧未満になるために昇圧が停止されるのを抑止することができる。なお、所定電圧として所定差電圧を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例である電力変換装置３０を搭載した電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】電子制御ユニット５０により実行される電圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図３】電子制御ユニット５０により実行される制御用電圧設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図４】昇圧コンバータ３１の負荷がその能力を超えることにより高電圧系電圧Ｖｈが降下したときの実施例と比較例における高電圧系電圧Ｖｈの時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例である電力変換装置３０を搭載した電気自動車１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車１０は、図示するように、走行用のモータＭＧと、モータＭＧを駆動するインバータ１１と、直流電源としてのバッテリ２２と、バッテリ２２の電圧を昇圧してインバータ１１に供給したりインバータ１１の電圧を降圧してバッテリ２２に供給したりする昇圧コンバータ３１と、昇圧コンバータ３１からみてインバータ１１に並列に接続され昇圧後の電圧（以下、高電圧系電圧という。）Ｖｈを平滑する平滑コンデンサ４２と、昇圧コンバータ３１からみてインバータ１１に並列に接続され平滑コンデンサ４２に蓄積された電荷を放電可能な抵抗素子４３と、昇圧コンバータ３１からみてバッテリ２２に並列に接続され昇圧前の電圧（以下、低電圧系電圧という。）Ｖｌを平滑する平滑コンデンサ４６と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット５０と、を備える。
【００１７】
モータＭＧは、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ１１と昇圧コンバータ３１とを介してバッテリ２２と電力のやりとりを行なう。
【００１８】
インバータ１１は、複数のゲート式のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）のスイッチングによりモータＭＧの三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に回転磁界を形成するための相電流を供給してモータＭＧを回転駆動させることが可能な
周知のインバータとして構成されている。
【００１９】
バッテリ２２は、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池として構成されている。
【００２０】
昇圧コンバータ３１は、インバータ１１の正極母線と負極母線に平滑コンデンサ４２と並列するよう直列に配置された二つのゲート式のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）Ｔｒ１，Ｔｒ２と、各スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２に対して並列に電圧を保持するよう取り付けられた二つのダイオードＤ１，Ｄ２と、二つのスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の中間とバッテリ２２の正極側に取り付けられたコイル３２とにより構成された周知の昇降圧コンバータとして構成されている。
【００２１】
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ５６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット５０には、平滑コンデンサ４２の端子間に取り付けられた電圧センサ４４からの高電圧系電圧Ｖｈや平滑コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４８からの低電圧系電圧Ｖｌなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット５０からは、昇圧コンデンサ３０のスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２へのスイッチング信号などが出力ポートから出力されている。電子制御ユニット５０は、走行用のモータＭＧの駆動制御ユニットとしても機能する。このため、電子制御ユニット５０にはモータＭＧに取り付けられた回転位置センサ１３からのロータの回転位置やインバータ１１に取り付けられた図示しない電流センサからのモータＭＧに印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、電子制御ユニット５０からはインバータ１１へのスイッチング信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２２】
なお、実施例の電圧変換装置３０としては、主として、昇圧コンバータ３１と、電圧センサ４４，４８と、電子制御ユニット５０とにより構成されている。
【００２３】
次に、こうして構成された実施例の電圧変換装置３０の動作について説明する。図２は電子制御ユニット５０により実行される電圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図３は電圧制御ルーチンに用いられる制御用電圧Ｖｈｃを設定するための電子制御ユニット５０により制御用電圧設定ルーチンに一例を示すフローチャートである。説明の都合上、電圧制御について説明し、その後、制御用電圧Ｖｈｃの設定について説明する。
【００２４】
電圧制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、制御用電圧Ｖｈｃや電圧センサ４４からの高電圧系電圧Ｖｈ，電圧センサ４８からの低電圧系電圧Ｖｌを入力し（ステップＳ１００）、制御用電圧Ｖｈｃを低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）と比較する（ステップＳ１１０）。ここで、設定電圧Ｖｓｅｔ２は、低電圧系電圧Ｖｌに対して昇圧コンバータ３１による昇圧が必要か否かを判定するために設定されるものであり、昇圧コンバータ３１の性能やバッテリ２２側の低電圧系の基本的な電圧，インバータ１１側の高電圧系の許容最大電圧などにより定めることができる。そして、制御用電圧Ｖｈｃが昇圧必要電圧以上のときには、昇圧コンバータ３１による昇圧が必要と判断し、低電圧系電圧Ｖｌに基づいて高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃとなるようスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２をスイッチング制御して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了し、制御用電圧Ｖｈｃが昇圧必要電圧未満のときには、昇圧コンバータ３１による昇圧は不要と判断し、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のスイッチングを停止することにより昇圧を停止して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。昇圧コンバータ３１の昇圧は、例えば、低電圧系電圧Ｖｌと制御用電圧Ｖｈｃとに基づくフィードフォワード項と高電圧系電圧Ｖｈと制御用電圧Ｖｈｃとの差に基づくフィードバック項との和によるスイッチング制御を挙げることができる。こうした制御により、高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃに制御される。
【００２５】
次に、上述した電圧制御に用いられる制御用電圧Ｖｈｃの設定処理について説明する。図３の制御用電圧設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のＣＰＵ５２は、まず、目標電圧Ｖｈ＊や電圧センサ４４からの高電圧系電圧Ｖｈ，電圧センサ４８からの低電圧系電圧Ｖｌを入力し（ステップＳ２００）、現在、制御用電圧Ｖｈｃに目標電圧Ｖｈ＊がそのまま設定されているか或いは調整された電圧が設定されているかを示す調整フラグＦｃの値を調べる（ステップＳ２１０）。ここで、目標電圧Ｖｈ＊は、実施例としては、電子制御ユニット５０によるモータＭＧの駆動制御において高電圧系に要求される電圧として図示しない目標電圧設定ルーチンにより設定されてＲＡＭ５６の所定領域に格納されたものを読み込むことにより入力するものとした。また、調整フラグＦｃは、このルーチンにより設定されるものであり、制御用電圧Ｖｈｃに目標電圧Ｖｈ＊がそのまま設定されているときに値０がセットされ、制御用電圧Ｖｈｃに調整された電圧が設定されているときに値１がセットされる。
【００２６】
調整フラグＦｃが値０のときには、目標電圧Ｖｈ＊から高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）を閾値Ｖｒｅｆ１と比較し（ステップＳ２２０）、差電圧が閾値Ｖｒｅｆ１以下のときには、目標電圧Ｖｈ＊をそのまま制御用電圧Ｖｈｃに設定し（ステップＳ２３０）、調整フラグＦｃに値０をセットして（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。ここで、閾値Ｖｒｅｆ１は、高電圧系電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊とするフィードバック制御においてフィードバック補正量が適正な値となる目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの差電圧の範囲内の値として設定されるものであり、昇圧コンバータ３１の性能などにより設定することができる。従って、差電圧が閾値Ｖｒｅｆ１以下のときに目標電圧Ｖｈ＊をそのまま制御用電圧Ｖｈｃに設定するのは、目標電圧Ｖｈ＊を制御用電圧Ｖｈｃとして上述の電圧制御を行なっても十分に制御可能と判断できるからである。なお、差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１より大きくなる場合としては、昇圧コンバータ３１の負荷がその能力を超えている場合や昇圧コンバータ３１に異常が生じている場合などを挙げることができる。
【００２７】
一方、ステップＳ２２０で差電圧が閾値Ｖｒｅｆ１より大きいと判定されたときには、高電圧系電圧Ｖｈに設定電圧Ｖｓｅｔ１を加えて得られる調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）と低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）のうち大きい方を制御用電圧Ｖｈｃとして設定し（ステップＳ２５０）、調整フラグＦｃに値１をセットして（ステップＳ２６０）、本ルーチンを終了する。ここで、設定電圧Ｖｓｅｔ１は、閾値Ｖｒｅｆ１以下の値として設定されるものであり、閾値Ｖｒｅｆ１と同一の値を用いるものとしてもよいし、閾値Ｖｒｅｆ１より小さい値を用いるものとしてもよい。従って、調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）は、高電圧系電圧Ｖｈを調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）とするフィードバック制御においてフィードバック補正量が適正な値となる範囲内の電圧となる。このため、調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定すれば、昇圧コンバータ３１が正常に動作すると共にその負荷が昇圧コンバータ３１の性能を超えていなければ、上述の図２の電圧制御ルーチンにより高電圧系電圧Ｖｈを制御用電圧Ｖｈｃとすることができるものとなる。ステップＳ２５０で調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）と昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）のうち大きい方を制御用電圧Ｖｈｃとして設定するのは、調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）が昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）より小さいときに調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定して図２の電圧制御ルーチンを実行すると、制御用電圧Ｖｈｃが昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）より小さくなり、昇圧コンバータ３１による昇圧が停止されてしまうのを防止するためである。ステップＳ２５０の調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）と昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）のうち大きい方を制御用電圧Ｖｈｃとして設定する処理は、言い換えると、昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定する処理であるということもできる。なお、設定電圧Ｖｓｅｔ２については図２の電圧制御ルーチンのステップＳ１１０の処理で説明した。
【００２８】
ステップＳ２１０で調整フラグＦｃが値１であると判定されると、目標電圧Ｖｈ＊から高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１より大きいか否かを判定し（ステップＳ２７０）、差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１以下のときには、目標電圧Ｖｈ＊をそのまま制御用電圧Ｖｈｃに設定して上述の電圧制御を行なっても十分に制御可能と判断し、目標電圧Ｖｈ＊をそのまま制御用電圧Ｖｈｃに設定し（ステップＳ２３０）、調整フラグＦｃに値０をセットして（ステップＳ２４０）、本ルーチンを終了する。
【００２９】
差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１より大きいときには、まだ目標電圧Ｖｈ＊をそのまま制御用電圧Ｖｈｃに設定して上述の電圧制御を行なっても適正に制御できない可能性があると判断し、前回このルーチンが実行されたときに設定された制御用電圧Ｖｈｃにレート値Ｖｒｔを加えた値を新たな制御用電圧Ｖｈｃとして設定し（ステップＳ２７０）、新たに設定した制御用電圧Ｖｈｃから高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈｃ−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１より大きいか否かを判定し（ステップＳ２９０）、差電圧（Ｖｈｃ−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１より大きいときには、新たな制御用電圧Ｖｈｃでは上述の電圧制御を行なっても適正に制御できない可能性があると判断し、ステップＳ２５０の処理と同様に、高電圧系電圧Ｖｈに設定電圧Ｖｓｅｔ１を加えて得られる調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）と低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）のうち大きい方を制御用電圧Ｖｈｃとして再設定して（ステップＳ３００）、本ルーチンを終了し、差電圧（Ｖｈｃ−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１以下のときには、新たな制御用電圧Ｖｈｃによる上述の電圧制御により適正に制御することができると判断し、制御用電圧Ｖｈｃの再設定を行なうことなく、本ルーチンを終了する。ここで、レート値Ｖｒｔは、制御用電圧Ｖｈｃを徐々に目標電圧Ｖｈ＊に近づける際の電圧の増加分であり、このルーチンの実行頻度や昇圧コンバータ３１の性能などにより定めることができる。閾値Ｖｒｅｆ１についてはステップＳ２２０の処理で説明した。こうした処理により、高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃに追従するときには、このルーチンが実行される毎にレート値Ｖｒｔずつ目標電圧Ｖｈ＊に近づくように制御用電圧Ｖｈｃが設定されて電圧制御が実行され、目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１以下まで高電圧系電圧Ｖｈが上昇したときに目標電圧Ｖｈ＊がそのまま制御用電圧Ｖｈｃに設定されて電圧制御が実行されるようになる。一方、高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃに追従せず、高電圧系電圧Ｖｈが更に降下するときには、高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃに追従するようになるまで、昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）が制御用電圧Ｖｈｃとして設定されて電圧制御が行なわれることになる。なお、昇圧コンバータ３１に異常が生じていることにより高電圧系電圧Ｖｈが降下したときには、高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃに追従するようにはならないため、これをもって異常判定することができる。また、電圧センサ４８に若干の異常が生じて検出される低電圧系電圧Ｖｌが実際の低電圧系の電圧より高く検出された場合でも、昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）が制御用電圧Ｖｈｃとして設定されて電圧制御が行なわれるから、高電圧系電圧Ｖｈを制御用電圧Ｖｈｃに追従させて目標電圧Ｖｈ＊とすることができる。
【００３０】
昇圧コンバータ３１の負荷がその能力を超えることにより高電圧系電圧Ｖｈが降下したときの実施例と比較例における高電圧系電圧Ｖｈの時間変化の一例を図４に示す。図中、実施例における一点鎖線は制御用電圧Ｖｈｃの時間変化を示す。比較例は、低電圧系電圧Ｖｌと目標電圧Ｖｈ＊とに基づくフィードフォワード項と目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの差電圧によるフィードバック項との和により電圧制御を行なった場合の高電圧系電圧Ｖｈの時間変化である。比較例では、時間Ｔ１に昇圧コンバータ３１の負荷がその能力を超えることにより高電圧系電圧Ｖｈが降下し、目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの乖離が大きくなり、時間ｔ２に昇圧コンバータ３１の負荷が小さくなったことにより高電圧系電圧Ｖｈが増加する。このとき、目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの乖離が大きいために、フィードバック項が過剰に大きくなるため、高電圧系電圧Ｖｈの増加は急峻となり、高電圧系電圧Ｖｈは目標電圧Ｖｈ＊をオーバーシュートして時間Ｔ３で目標電圧Ｖｈ＊に落ち着く。一方、実施例では、比較例と同様に、時間Ｔ１に昇圧コンバータ３１の負荷がその能力を超えることにより高電圧系電圧Ｖｈが降下し、目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの乖離が大きくなり、時間ｔ２に昇圧コンバータ３１の負荷が小さくなったことによって高電圧系電圧Ｖｈが増加するが、制御用電圧Ｖｈｃはレート値Ｖｒｔずつ大きくなるから、高電圧系電圧Ｖｈの増加は制御用電圧Ｖｈｃの増加に追従することになり、高電圧系電圧Ｖｈは目標電圧Ｖｈ＊をオーバーシュートすることなく時間Ｔ３で目標電圧Ｖｈ＊となる。
【００３１】
以上説明した実施例の電圧変換装置３０によれば、目標電圧Ｖｈ＊から高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１より大きいときには、低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で高電圧系電圧Ｖｈに設定電圧Ｖｓｅｔ１を加えて得られる調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定すると共に制御用電圧Ｖｈｃにレート値Ｖｒｔを加えた値を新たな制御用電圧Ｖｈｃから高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈｃ−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１未満となるまで昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定して電圧制御を実行し、制御用電圧Ｖｈｃから高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈｃ−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１未満となると、目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１以下となるまで制御用電圧Ｖｈｃにレート値Ｖｒｔを加えた値を新たな制御用電圧Ｖｈｃとして設定して電圧制御を実行するから、昇圧コンバータ３１の負荷がその能力を超えることにより高電圧系電圧Ｖｈが降下して目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの乖離が大きくなっても、高電圧系電圧Ｖｈを目標電圧Ｖｈ＊からオーバーシュートさせることなく目標電圧Ｖｈ＊とすることができる。この結果、高電圧系電圧Ｖｈが目標電圧Ｖｈ＊をオーバーシュートしたときにモータＭＧから予期しないトルクが出力されるのを抑制することができる。しかも、低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で高電圧系電圧Ｖｈに設定電圧Ｖｓｅｔ１を加えて得られる調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定するから、昇圧コンバータ３１による昇圧が停止するのを抑制することができる。この結果、昇圧コンバータ３１による昇圧が停止されることによってモータＭＧからからトルク指令に応じたトルクを出力することができなくなることを抑制することができる。また、昇圧コンバータ３１に異常が生じていることにより高電圧系電圧Ｖｈが降下したときには、高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃに追従するようにはならないから、これをもって異常判定することができる。さらに、電圧センサ４８に若干の異常が生じて検出される低電圧系電圧Ｖｌが実際の低電圧系の電圧より高く検出された場合でも、昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）が制御用電圧Ｖｈｃとして設定されて電圧制御が行なわれるから、高電圧系電圧Ｖｈを制御用電圧Ｖｈｃに追従させて目標電圧Ｖｈ＊とすることができる。
【００３２】
実施例では、電気自動車１０に搭載された電圧変換装置３０として説明したが、こうした電気自動車以外の自動車、例えばハイブリッド自動車に搭載された電圧変換装置の形態としてもよい。また、電圧変換装置としては、自動車に搭載されたものに限定されるものではなく、自動車に搭載されない形態としてもよい。さらに、電圧変換装置の形態だけでなく、電圧変換装置の制御方法の形態としてもよい。
【００３３】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、コイル３２が「リアクトル」に相当し、スイッチング素子Ｔｒ１が「第１のスイッチング素子」に相当し、スイッチング素子Ｔｒ２が「第２のスイッチング素子」に相当し、電圧センサ４８が「低側電圧検出手段」に相当し、電圧センサ４４が「高側電圧検出手段」に相当し、制御用電圧Ｖｈｃを低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）と比較し、制御用電圧Ｖｈｃが昇圧必要電圧以上のときには、低電圧系電圧Ｖｌに基づいて高電圧系電圧Ｖｈが制御用電圧Ｖｈｃとなるようスイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２をスイッチング制御し、制御用電圧Ｖｈｃが昇圧必要電圧未満のときには、スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のスイッチングを停止することにより昇圧を停止する図２の電圧制御ルーチンを実行すると共に、目標電圧Ｖｈ＊から高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１より大きいときには、低電圧系電圧Ｖｌに設定電圧Ｖｓｅｔ２を加えて得られる昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で高電圧系電圧Ｖｈに設定電圧Ｖｓｅｔ１を加えて得られる調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定すると共に制御用電圧Ｖｈｃにレート値Ｖｒｔを加えた値を新たな制御用電圧Ｖｈｃから高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈｃ−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１未満となるまで昇圧必要電圧（Ｖｌ＋Ｖｓｅｔ２）以上となる範囲内で調整電圧（Ｖｈ＋Ｖｓｅｔ１）を制御用電圧Ｖｈｃとして設定して電圧制御を実行し、制御用電圧Ｖｈｃから高電圧系電圧Ｖｈを減じて得られる差電圧（Ｖｈｃ−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１未満となると、目標電圧Ｖｈ＊と高電圧系電圧Ｖｈとの差電圧（Ｖｈ＊−Ｖｈ）が閾値Ｖｒｅｆ１以下となるまで制御用電圧Ｖｈｃにレート値Ｖｒｔを加えた値を新たな制御用電圧Ｖｈｃとして設定して電圧制御を実行する図３の制御用電圧設定ルーチンを実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。
【００３４】
ここで、「制御手段」としては、目標電圧を制御用電圧としたときに制御用電圧が低側電圧検出手段により検出された低側電圧に所定必要電圧を加えて得られる昇圧必要電圧以上となるときには制御用電圧から高側電圧検出手段により検出された高側電圧を減じて得られる高側差電圧が小さくなるよう第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子をスイッチングし、制御用電圧が昇圧必要電圧未満となるときには第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のスイッチングを行なわないことにより昇圧を停止する通常制御を実行し、通常制御を実行している最中に高側差電圧が所定差電圧より大きくなったときには昇圧必要電圧以上となる範囲内で高側電圧検出手段により検出された高側電圧に所定電圧を加えて得られる調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行し、調整電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行したときには調整電圧を目標電圧に向けて徐々に変更してなる電圧を制御用電圧として用いて通常制御を実行するものであれば如何なるものとしても構わない。
【００３５】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００３６】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、電圧変換装置やこれを搭載する自動車の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  電気自動車、１１  インバータ、１３  回転位置センサ、２２  バッテリ、３０  電圧変換装置、３１  昇圧コンバータ、３２  コイル、４２，４６  平滑コンデンサ、４３  抵抗素子、４４，４８  電圧センサ、５０  電子制御ユニット、５２  ＣＰＵ、５４  ＲＯＭ、５６  ＲＡＭ、ＭＧ  モータ、Ｔｒ１，Ｔｒ２  スイッチング素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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