(57)【要約】【課題】出力電圧のオーバーシュートおよび入力電圧の変動を抑制するＤＣ／ＤＣコンバータ装置を提供する。【解決手段】電力変換部とリアクトルとを有するＤＣ／ＤＣコンバータと、出力電圧指令値に応じた出力電圧目標値を生成し、出力電圧が出力電圧目標値に追従するように電力変換部を制御する制御部と、を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、制御部は、出力電圧目標値の変化率制限値を設定する変化率制限値設定部を有し、出力電圧指令値に対して変化率制限値による制限をかけることで出力電圧目標値を生成し、変化率制限値設定部は、入力電圧が変動する量を定量的に評価するための指標値を求め、指標値が予め決められた特定範囲内である場合には、変化率の制限範囲を狭める方向に、変化率制限値を設定変更する。【選択図】図４
2019054572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される入力電圧を昇圧または降圧して出力電圧を出力する電力変換部と、前記電力変換部と前記直流電源との間に接続されたリアクトルとを有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
出力電圧指令値に応じた出力電圧目標値を生成し、前記出力電圧が前記出力電圧目標値に追従するように前記電力変換部を制御する制御部と、
を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記制御部は、前記出力電圧目標値の変化率制限値を設定する変化率制限値設定部を有し、前記出力電圧指令値に対して前記変化率制限値による制限をかけることで前記出力電圧目標値を生成し、
前記変化率制限値設定部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される前記入力電圧が変動する量を定量的に評価するための指標値を求め、前記指標値が予め決められた特定範囲内である場合には、変化率の制限範囲を狭める方向に、前記変化率制限値を設定変更する
ＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項２】
前記変化率制限値設定部は、変更前の変化率制限値から変更後の変化率制限値に設定変更する際に、変化率制限値を２段階以上に分けて段階的に設定変更する
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項３】
前記変化率制限値設定部は、変更前の変化率制限値から変更後の変化率制限値に設定変更する際に、変化率制限値を連続的に単調増加または単調減少させて設定変更する
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項４】
前記変化率制限値設定部は、変更前の変化率制限値から変更後の変化率制限値に設定変更する際に、フィルタ時定数を適用した一次遅れフィルタを介して設定変更する
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される前記入力電圧を検出する第１センサをさらに備え、
前記変化率制限値設定部は、前記第１センサによる入力電圧検出値を前記指標値として求め、
前記入力電圧検出値が第１の閾値より小さい場合には、前記変化率制限値の上限値を下げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭め、
前記入力電圧検出値が第２の閾値より大きい場合には、前記変化率制限値の下限値を上げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭める
請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項６】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される前記入力電圧を検出する第１センサをさらに備え、
前記変化率制限値設定部は、前記第１センサによる入力電圧検出値から算出した入力電圧降下値を前記指標値として求め、
前記入力電圧降下値が第３の閾値より大きい場合には、前記変化率制限値の上限値を下げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭め、
前記入力電圧降下値が第４の閾値より小さい場合には、前記変化率制限値の下限値を上げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭める
請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項７】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内の前記リアクトルを流れる電流を検出する第２センサをさらに備え、
前記変化率制限値設定部は、前記第２センサによるリアクトル電流検出値を前記指標値として求め、
前記リアクトル電流検出値が第５の閾値より大きい場合には、前記変化率制限値の上限値を下げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭め、
前記リアクトル電流検出値が第６の閾値より小さい場合には、前記変化率制限値の下限値を上げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭める
請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項８】
前記変化率制限値設定部は、前記出力電圧指令値の大きさをさらに考慮して前記指標値を求める
請求項５から７のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電源から供給される直流電圧を昇圧または降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、直流電源から供給される直流電圧を昇圧または降圧するＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、出力を安定に制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１で示された技術は、出力電圧のオーバーシュートを抑制するために、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、出力電圧指令値に基づいて設定した出力電圧目標値に一致させるように制御する機能を備えている。ここで、出力電圧目標値は、現在の制御タイミングにおける出力電圧指令値の大きさに応じて、出力電圧目標値の変化率を可変として設定されている。
【０００４】
また、特許文献２で示された技術は、出力電圧指令値に一次遅れ処理を行うことで、出力電圧目標値を設定することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３５３０３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−４６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、以下のような課題がある。特許文献１および特許文献２のような従来技術は、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側に接続する直流電源の内部インピーダンス、およびＤＣ／ＤＣコンバータの入力側と直流電源間との接続による配線インピーダンスの影響を何ら考慮していない。従って、従来技術は、直流電源の内部インピーダンス、および直流電源とＤＣ／ＤＣコンバータとの間の配線インピーダンスによって生じる電圧降下に起因した出力電圧のオーバーシュート、および入力電圧の上昇を抑制できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、出力電圧のオーバーシュートおよび入力電圧の上昇を抑制可能なＤＣ／ＤＣコンバータ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、直流電源から供給される入力電圧を昇圧または降圧して出力電圧を出力する電力変換部と、電力変換部と直流電源との間に接続されたリアクトルとを有するＤＣ／ＤＣコンバータと、出力電圧指令値に応じた出力電圧目標値を生成し、出力電圧が出力電圧目標値に追従するように電力変換部を制御する制御部と、
を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、制御部は、出力電圧目標値の変化率制限値を設定する変化率制限値設定部を有し、出力電圧指令値に対して変化率制限値による制限をかけることで出力電圧目標値を生成し、変化率制限値設定部は、ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される入力電圧が変動する量を定量的に評価するための指標値を求め、指標値が予め決められた特定範囲内である場合には、変化率の制限範囲を狭める方向に、変化率制限値を設定変更するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧目標値の変化率制限値を適切に設定し、特定の条件が成立する際に変化率の制限範囲を狭く設定できる構成を備えている。この結果、内部インピーダンスおよび配線インピーダンスによって生じる電圧降下に起因した出力電圧のオーバーシュートおよび入力電圧の上昇を抑制することのできるＤＣ／ＤＣコンバータ装置を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータを適用した装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータを適用した装置の回路構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における制御部の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１における電圧目標値設定部の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１における出力電圧目標値の変化率制限を設定するフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１における入力電圧検出値と出力電圧目標値の変化率制限値の上限値および下限値の関係を示す図である。
【図７】出力電圧指令値が立ち上がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の時間波形を示す図である。
【図８】出力電圧指令値が立ち下がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の時間波形を示す図である。
【図９Ａ】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置における、出力電圧指令値が立ち上がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の時間波形を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の実施の形態１における、出力電圧指令値が立ち上がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の時間波形を示す図である。
【図１０Ａ】従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置における、出力電圧指令値が立下がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の時間波形を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態１における、出力電圧指令値が立下がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の波形を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における、出力電圧目標値の変化率制限値を設定するフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２における、入力側電圧降下と出力電圧目標値の変化率制限値の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における、出力電圧指令値が立ち上がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の時間波形を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における、出力電圧指令値が立下がりステップ状のときの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧の時間波形を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２における、入力電圧値検出値と入力電圧値検出値にフィルタを適用した値の時間波形を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における、入力電圧検出値に対する出力電圧目標値の変化率制限値の設定を説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態３における、入力電圧検出値に対する出力電圧目標値の変化率制限値の設定を説明する図である。
【図１８】本発明の実施の形態４における、入力側電圧降下に対する出力電圧目標値の変化率制限値の設定を説明する図である。
【図１９】本発明の実施の形態４における、入力側電圧降下に対する出力電圧目標値の変化率制限値の設定を説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の半導体装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣコンバータを適用した装置の機能ブロック図である。図１に示すように、装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００、直流電源４００（以下、電源４００と称する）、負荷５、制御部３００から構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の入力側の端子には電源４００が接続され、出力側の端子には負荷５が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内部には、１組もしくは複数組のスイッチング素子を含む電力変換部１１０およびリアクトル１０２が設けられている。
【００１３】
電圧センサ（ＳｎｓＶ２）２０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力電圧Ｖ２を検出する。電流センサ（ＳｎｓＩＬ）２０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内のリアクトル電流ＩＬを検出する。電圧センサ（ＳｎｓＶ１）２０３は、電源４００からＤＣ／ＤＣコンバータ１００に入力する入力電圧Ｖ１を検出する。電圧センサ（ＳｎｓＶｂ）２０４は、電源４００の出力端電圧Ｖｂを検出する。電圧センサ２０１、２０３、２０４および電流センサ２０２で検出された値は、それぞれ制御部３００に出力される。
【００１４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力側と出力側との間で双方向の電力変換が可能な機能を有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、電源４００から入力される入力電圧Ｖ１を入力電圧Ｖ１以上の電圧に昇圧し、昇圧後の出力電圧Ｖ２を出力側の端子に出力する。
【００１５】
制御部３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００を制御する機能および装置１を総括して制御する機能を備えている。制御部３００の詳細については、図３を用いて後述する。
【００１６】
負荷５は、例えば電動機である。負荷５を交流電動機とする場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００を、図示しないインバータ回路を介して交流電動機に接続するように構成してもよい。
【００１７】
電源４００は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などの蓄電池またはキャパシタを利用することができる。
【００１８】
図２は、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータを適用した装置の回路構成図の一例である。図１の機能ブロック図と同一の部分は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１９】
図２において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内部の電力変換部１１０は、入力側と出力側との間で双方向の電力変換を可能とする機能を有している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力側に第１端子１００ａおよび第２端子１００ｂを備え、出力側に第３端子１００ｃおよび第４端子１００ｄを備えている。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力側の第１端子１００ａ（Ｖｃｏｍ）と第２端子１００ｂ（ＶＬ）間に入力された直流の入力電圧Ｖ１を、入力電圧Ｖ１以上の電圧に昇圧する。さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、昇圧後の出力電圧Ｖ２を、出力側の第３端子１００ｃ（Ｖｃｏｍ）と第４端子１００ｄ（ＶＨ）間に出力する。また、第１端子１００ａと第２端子１００ｂ間には電源４００が接続され、第３端子１００ｃと第４端子１００ｄ間には負荷５が接続されている。
【００２１】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００は、入力側平滑コンデンサＣ１（１０１）、出力側平滑コンデンサＣ２（１０５）、リアクトルＬ（１０２）、第１のスイッチング素子Ｓ１（１０３）および第２のスイッチング素子Ｓ２（１０４）を備えている。
【００２２】
入力側平滑コンデンサＣ１（１０１）は、その一方の端子が第１端子１００ａに、他方の端子が第２端子１００ｂに接続され、入力電圧Ｖ１を平滑化する。第１端子１００ａと第３端子１００ｃとは共通に接続されている。なお、第１端子１００ａおよび第３端子１００ｃとは共通電位（Ｖｃｏｍ）に設定されているため、第１端子１００ａと第３端子１００ｃは、そのいずれか一方を省略してもよい。
【００２３】
リアクトルＬ（１０２）は、エネルギー蓄積用であり、その一方の端子が入力側の第２端子１００ｂに接続され、他方の端子がスイッチング素子Ｓ１（１０３）とスイッチング素子Ｓ２（１０４）との接続部である第１の接続部１０２ａに接続されている。
【００２４】
スイッチング素子Ｓ１（１０３）およびスイッチング素子Ｓ２（１０４）は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｏｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と逆並列ダイオードとの組み合わせによって構成される。
【００２５】
スイッチング素子Ｓ１（１０３）は、一方の端子が第１の接続部１０２ａに接続され、他方の端子が第１端子１００ａに接続されている。スイッチング素子Ｓ２（１０４）は、一方の端子が第１の接続部１０２ａに接続され、他方の端子が第４端子１００ｄに接続されている。
【００２６】
より詳細には、スイッチング素子Ｓ１（１０３）のエミッタ端子は、第１端子１００ａに接続され、スイッチング素子Ｓ２（１０４）のコレクタ端子は、第４端子１００ｄに接続されている。スイッチング素子Ｓ１（１０３）のコレクタ端子とスイッチング素子Ｓ２（１０４）のエミッタ端子は、第１の接続部１０２ａに接続されている。さらに、第１の接続部１０２ａは、リアクトルＬ（１０２）を介して第２端子１００ｂに接続されている。
【００２７】
電圧センサ２０４は、電源４００の出力端の電圧を、電源出力端電圧検出値Ｖｂｓとして検出する。電圧センサ２０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の入力側平滑コンデンサＣ１（１０１）の両端の電圧を、入力電圧検出値Ｖ１ｓとして検出する。
【００２８】
電圧センサ２０１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の出力側平滑コンデンサＣ２（１０５）の両端の電圧を、出力電圧検出値Ｖ２ｓとして検出する。電流センサ２０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のリアクトルＬ（１０２）に流れるリアクトル電流ＩＬを検出する。各センサで検出された値は、制御部３００に出力される。
【００２９】
制御部３００は、電圧センサ２０１、電流センサ２０２、電圧センサ２０３からの出力を基に、２つのスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２のゲート信号（Ｇ１およびＧ２）を生成し、スイッチング素子Ｓ１（１０３）およびスイッチング素子Ｓ２（１０４）を個別にＯＮ／ＯＦＦ動作させる。
【００３０】
電源４００は、電圧源４０１を備えており、電源４００の第１端子４００ａ（Ｖｃｏｍ）と第２端子４００ｂ（ＶＢ）間に、電源出力端電圧Ｖｂを供給する。
【００３１】
電源内部インピーダンス（Ｚ０）４０２は、電圧源４０１と、電源４００の第２端子４００ｂ（ＶＢ）間のインピーダンスである。また、配線インピーダンスＺ１（６）は、電源４００の第２端子４００ｂ（ＶＢ）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の第２端子１００ｂ（ＶＬ）間を接続する配線のインピーダンスである。
【００３２】
電源４００の第１端子４００ａ（Ｖｃｏｍ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の第１端子１００ａ（Ｖｃｏｍ）に接続されている。一方、電源４００の第２端子４００ｂ（ＶＢ）は、配線インピーダンスＺ１（６）を介してＤＣ／ＤＣコンバータ１００の第２端子１００ｂ（ＶＬ）間に接続されている。
【００３３】
ここで、図２に示すように、電圧源４０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１００に供給される直流電流は、電源内部インピーダンス（Ｚ０）４０２、電源４００の第２端子４００ｂ（ＶＢ）および配線インピーダンスＺ１（６）を介して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の第２端子１００ｂ（ＶＬ）に供給される。
【００３４】
このようにして、電圧源４０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１００の入力側に電流が流れる場合、電源内部インピーダンスＺ０（４０２）において、電源内部電圧降下ΔＶ１ｂが発生する。また、配線インピーダンスＺ１（６）において、配線電圧降下ΔＶ１ａが発生する。
【００３５】
次に、図３を参照して、制御部３００の機能について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における図２に示した制御部３００の機能ブロック図である。制御部３００は、装置１を統括して制御する上位制御部３１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００を制御するコンバータ制御部３２０を備えている。
【００３６】
なお、本発明の実施の形態１においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００およびコンバータ制御部３２０の機能を有する装置を示すこととする。
【００３７】
また、図３においては、制御部３００の内部に上位制御部３１０およびコンバータ制御部３２０が含まれるように図示しているが、必ずしも制御部３００の内部にコンバータ制御部３２０を配置する必要は無い。例えば、コンバータ制御部３２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内部に設けるようにしてもよい。また、各制御部は、図示しないＣＰＵ等のプロセッサおよび処理プログラム等を記憶するメモリを備えている。
【００３８】
上位制御部３１０は、電源４００、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００および負荷５の動作状態に基づいて、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆを演算して、演算した結果をコンバータ制御部３２０に出力する。
【００３９】
コンバータ制御部３２０は、電圧目標値設定部３２１、電圧制御Ｄｕｔｙ演算部３２２およびゲート信号生成部３２３を備えている。
【００４０】
電圧目標値設定部３２１は、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆの変化率を、変化率制限値によって制限することで、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を生成する。電圧目標値設定部３２１は、生成した出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を、電圧制御Ｄｕｔｙ演算部３２２に出力する。電圧目標値設定部３２１の構成および処理の詳細は、後述する。
【００４１】
電圧制御／Ｄｕｔｙ演算部３２２は、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に対して出力電圧検出値Ｖ２ｓが一致するようにフィードバック制御を行い、スイッチング素子のオンオフタイミングを規定するためのＤｕｔｙを出力する。
【００４２】
ゲート信号生成部３２３は、電圧制御／Ｄｕｔｙ演算部３２２から出力されたＤｕｔｙに基づき、スイッチング素子を制御するためのゲート信号を生成する。さらに、ゲート信号生成部３２３は、生成したゲート信号をＤＣ／ＤＣコンバータ１００の電力変換部１１０に出力する。
【００４３】
より具体的には、ゲート信号生成部３２３は、生成したゲート信号Ｇ１を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子Ｓ１（１０３）に出力し、生成したゲート信号Ｇ２を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００のスイッチング素子Ｓ２（１０４）に出力する。このようにして、コンバータ制御部３２０は、スイッチング素子Ｓ１（１０３）とスイッチング素子Ｓ２（１０４）の駆動を個別に制御する。
【００４４】
図４は、本発明の実施の形態１における電圧目標値設定部３２１の機能ブロック図である。電圧目標値設定部３２１は、変化率制限部３３０および変化率制限値設定部３３１を備えている。
【００４５】
本発明の実施の形態１では、入力電圧検出値Ｖ１ｓを、出力電圧Ｖ２の大きさに応じてＤＣ／ＤＣコンバータ１００に供給される入力電圧Ｖ１が変動する量を定量的に評価するための指標値として、出力電圧目標値の変化率制限値を可変設定する場合について説明する。
【００４６】
変化率制限値設定部３３１は、電圧センサ２０３から出力された、上記の指標値である入力電圧検出値Ｖ１ｓに基づいて、出力電圧目標値の変化率制限値を設定し、その結果を変化率制限部３３０に出力する。具体的には、変化率制限値設定部３３１は、出力電圧目標値の変化率制限値として、変化率上限値および変化率下限値を出力する。
【００４７】
変化率制限部３３０は、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆに基づいて出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を生成する。その際、変化率制限部３３０は、変化率制限値設定部３３１から出力された変化率上限値および変化率下限値により、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆの変化率に制限をかけて、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を生成する。
【００４８】
なお、図４の変化率制限値設定部３３１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓにフィルタを適用して演算処理を行う機能を更に備えるようにしてもよい。その場合、入力電圧検出値Ｖ１ｓの代わりに、入力電圧検出値Ｖ１ｓにフィルタを適用して演算して得られるフィルタ処理後の入力電圧検出値Ｖ１ｓ＊を指標値として、変化率制限値設定部３３１による変化率制限値の設定に使用することができる。
【００４９】
次に、入力電圧検出値Ｖ１ｓに応じた出力電圧目標値の変化率制限値設定の詳細について説明する。変化率制限値設定部３３１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓに対する複数の閾値と、閾値に関連づけられた複数の変化率制限値の設定値を、予め図示しない記憶部に格納している。
【００５０】
まず、変化率制限値設定部３３１は、現在の入力電圧検出値Ｖ１ｓの大きさを、予め設定した複数の閾値を用いて判定する。続いて、変化率制限値設定部３３１は、予め設定した複数の変化率制限値の中から、現在の入力電圧検出値Ｖ１ｓの大きさの判定結果に対応した設定値を記憶部から抽出して、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆの変化率制限値として設定する。
【００５１】
次に、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆの変化率制限値の設定動作について、図５および図６を用いて詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態１に係る変化率制限値設定部３３１における出力電圧目標値の変化率制限値の設定処理を示すフローチャートである。また、図６は、本発明の実施の形態１における図５のフローチャート内に示した入力電圧検出値Ｖ１ｓの閾値ａ１、ａ２と、出力電圧目標値の変化率制限値の設定値ｂ１、ｂ２、−ｂ３、−ｂ４の関係を示す説明図である。ここで、閾値は、ａ１＞ａ２の関係にあり、設定値は、ｂ１＞ｂ２＞−ｂ３＞−ｂ４の関係にある。
【００５２】
図５のステップＳ５０１において、電圧目標値設定部３２１内の変化率制限値設定部３３１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ２以上であるか否かを判定する。変化率制限値設定部３３１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ２以上と判定した場合（Ｖ１ｓ≧閾値ａ２：ＹＥＳ）には、ステップＳ５０２に進み、変化率制限値の上限値を設定値ｂ１に、下限値を設定値−ｂ３に設定する。
【００５３】
また、変化率制限値設定部３３１は、ステップＳ５０１において、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ２未満と判定した場合（Ｖ１ｓ≧閾値ａ２：ＮＯ）には、ステップＳ５０３に進み、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ１以下か否かを判定する。そして、変化率制限値設定部３３１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ１以下であると判定した場合（Ｖ１ｓ≦閾値ａ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ５０４に進み、変化率制限値の上限値を設定値ｂ２に、下限値を設定値−ｂ４に設定する。
【００５４】
また、変化率制限値設定部３３１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ２より小さく（Ｖ１ｓ≧閾値ａ２：ＮＯ）、且つ、閾値ａ１より大きい（Ｖ１ｓ≦閾値ａ１：ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ５０５に進み、変化率制限値の上限値を設定値ｂ１に、下限値を設定値−ｂ４に設定する。
【００５５】
変化率制限値設定部３３１は、設定した変化率制限値の上限値および下限値を、変化率制限部３３０に出力する。変化率制限部３３０は、設定された変化率制限値の上限値および下限値を、演算した出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に適用して制限をかけ、制限をかけた後の出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を電圧目標値設定部３２１の出力として、電圧制御Ｄｕｔｙ演算部３２２に出力する。
【００５６】
以上の処理結果をまとめたものが図６である。図６に示したように、電圧目標値設定部３２１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが予め決められた値以上の場合（Ｖ１ｓ≧閾値ａ２）にのみ、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率の下限値を上げる方向、すなわち下限幅を縮小する方向へ変化させる。
【００５７】
また、電圧目標値設定部３２１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが予め決められた値以下の場合（Ｖ１ｓ≦閾値ａ１）にのみ、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率の上限値を下げる方向、すなわち上限幅を縮小する方向へ変化させる。
【００５８】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の出力電圧、リアクトル電流および入力電圧の時間波形と、出力電圧目標値の変化率制限値の関係について説明する。
【００５９】
最初に、入力電圧に変動が生じない場合の時間波形について、図７および図８を参照して説明する。図７は、本発明の実施の形態１において、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち上がりステップ状に変化した場合のグラフである。また、図８は、本発明の実施の形態１において、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち下がりステップ状に変化した場合のグラフである。
【００６０】
なお、例えば図７および図８の時間ｔ２において、出力電圧目標値が変化することに起因した出力電圧のオーバーシュートが発生する場合がある。しかしながら、それらは、入力電圧の変動に起因する現象ではないため、説明を省略する。
【００６１】
図７において、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆは、時間ｔ１において立ち上がりステップ状に変化する。続いて、時間ｔ１〜ｔ２にかけて、出力電圧Ｖ２が出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、コンバータ制御部は、電力変換部１１０のスイッチング素子を制御し、結果として、リアクトル電流ＩＬを増加させる（図７の７０２）。
【００６２】
図７においては、配線インピーダンスＺ１および電源内部インピーダンスＺ０に起因する入力電圧Ｖ１の変動が生じない場合を想定している。このため、リアクトル電流ＩＬが増加しても、入力電圧Ｖ１は、一定の値を維持する（図７の７０３）。入力電圧Ｖ１が変動しないため、入力電圧Ｖ１に起因した出力電圧Ｖ２のオーバーシュートは発生しない（図７の７０１）。
【００６３】
図８において、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆは、時間ｔ１において立ち下がりステップ状に変化する。続いて、時間ｔ１〜ｔ２にかけて、出力電圧Ｖ２が出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、コンバータ制御部は、リアクトル電流ＩＬを低下させる（図８の７０５）。
【００６４】
図８においては、図７と同様に、配線インピーダンスＺ１と電源内部インピーダンスＺ０に起因する入力電圧Ｖ１の変動が生じない場合を想定している。このため、リアクトル電流ＩＬが低下しても、入力電圧Ｖ１は、一定の値を維持する（図８の７０６）。
【００６５】
以上、図７および図８において説明したように、入力電圧Ｖ１に変動が生じない場合には、入力電圧Ｖ１に起因した出力電圧Ｖ２のオーバーシュートは発生しない。しかしながら、実際のＤＣ／ＤＣコンバータの稼働状態においては、電源内部インピーダンスＺ０および配線インピーダンスＺ１（図２）に起因した入力電圧Ｖ１の変動が生じる場合がある。
【００６６】
以下、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂを参照して、入力電圧Ｖ１に変動が生じる場合における時間波形について、従来技術と本発明とを比較して説明する。
【００６７】
図９Ａおよび図１０Ａは、従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置における、出力電圧、リアクトル電流および入力電圧の時間波形グラフである。図９Ａは、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち上がりステップ状に変化した場合を示しており、図１０Ａは、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち下がりステップ状に変化した場合を示している。
【００６８】
一方、図９Ｂおよび図１０Ｂは、本発明の実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置における、出力電圧、リアクトル電流および入力電圧の時間波形グラフである。図９Ｂは、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち上がりステップ状に変化した場合を示しており、図１０Ｂは、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち下がりステップ状に変化した場合を示している。
【００６９】
従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、出力電圧目標値の変化率制限値が、固定値に設定されているか、または、入力電圧に対応せずに設定されている（図９Ａおよび図１０Ａ）。
これに対して、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、図５および図６を用いて説明したように、入力電圧の大きさに応じて出力電圧目標値の変化率制限値を設定する機能を有している（図９Ｂおよび図１０Ｂ）。
【００７０】
まず、本発明と比較するために、図９Ａを参照して、従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置の出力電圧波形について説明する。
【００７１】
図９Ａにおいて、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆは、時間ｔ１において立ち上がりステップ状に変化する。続いて、時間ｔ１からｔ２にかけて、出力電圧Ｖ２が出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、コンバータ制御部は、リアクトル電流ＩＬを増加させる。
【００７２】
リアクトル電流ＩＬの増加に伴い、配線インピーダンスＺ１（６）および電源内部インピーダンスＺ０（４０２）による電圧降下が増加することにより、入力電圧Ｖ１が低下する。
【００７３】
次に、コンバータ制御部は、時間ｔ２〜ｔ３にかけて、出力電圧Ｖ２が、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、リアクトル電流ＩＬを低下させる（図９Ａの７０８）。リアクトル電流の低下に伴い、配線インピーダンスＺ１（６）および電源内部インピーダンスＺ０（４０２）による電圧降下が減少することにより、入力電圧Ｖ１が上昇する（図９Ａの７０９）。
【００７４】
出力電圧Ｖ２の増加量は、入力電圧Ｖ１の増加量に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータによる入力電圧Ｖ１の昇圧比を乗じた値に依存する。そのため、時間ｔ３において、入力電圧Ｖ１が上昇した結果（図９Ａの７０９）として、出力電圧Ｖ２にオーバーシュートが発生する（図９Ａの７０７）。
【００７５】
次に、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ装置を適用した場合の時間波形について説明する。図９Ｂおよび図１０Ｂは、本発明の実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置における、出力電圧、リアクトル電流および入力電圧の時間波形グラフである。図９Ｂは、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち上がりステップ状に変化した場合を示しており、図１０Ｂは、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち下がりステップ状に変化した場合を示している。
【００７６】
図９Ｂを参照して、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ装置を適用した場合の時間波形について説明する。なお、図９Ｂには、比較のために、図９Ａの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧を点線で示している。
【００７７】
図９Ｂにおいて、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆは、時間ｔ１でステップ状に変化する。続いて、コンバータ制御部３２０は、時間ｔ１〜ｔ３にかけて、出力電圧Ｖ２が出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、リアクトル電流ＩＬを増加させる。リアクトル電流ＩＬが増加し、配線インピーダンスＺ１（６）および電源内部インピーダンスＺ０（４０２）で電圧降下が生じるため入力電圧Ｖ１が低下する。
【００７８】
ここで、図９Ａで説明した従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置とは異なり、図９Ｂの本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ装置では、入力電圧の大きさに応じて出力電圧目標値の変化率制限値を設定し、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を生成するコンバータ制御部３２０を備えている。
【００７９】
具体的には、図９Ｂの時間ｔ２において、配線インピーダンスＺ１（６）および電源内部インピーダンスＺ０（４０２）による電圧降下が増加することにより、入力電圧Ｖ１が閾値ａ１以下となる。そこで、コンバータ制御部３２０は、図５および図６において説明したように、入力電圧Ｖ１が閾値ａ１以下となったことに対応して、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率制限値の上限値として、設定値ｂ１よりも小さいｂ２を採用する。
【００８０】
その結果、時間ｔ１から増加を開始したリアクトル電流の増加量は、従来のコンバータ装置の場合（図９Ａ）と比較して低下する（図９Ｂの矢印７１０）。この結果、入力電圧Ｖ１の減少量も低下する（図９Ｂの矢印７１１）。
【００８１】
続いて、コンバータ制御部３２０は、時間ｔ３において、出力電圧Ｖ２が出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、リアクトル電流を低下させる（図９Ｂの７１３）。
【００８２】
リアクトル電流ＩＬの低下に伴い、電源内部インピーダンスＺ０（４０２）および配線インピーダンスＺ１（６）による電圧降下量が減少することにより、入力電圧Ｖ１は、増加する（図９Ｂの７１４）。
【００８３】
しかしながら、リアクトル電流の減少量は、従来のコンバータ装置の場合（図９Ａ）と比較して低下する。このため、入力電圧Ｖ１の増加量も同様に低下する。この結果、出力電圧Ｖ２のオーバーシュートを、従来のコンバータ装置よりも小さくすることが可能となる（図９Ｂの７１２）。
【００８４】
次に、図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち下がりステップ状に変化した場合について説明する。図１０Ａは、従来のＤＣ／ＤＣコンバータを適用した場合の例であり、図１０Ｂは、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータを適用した場合の例である。
【００８５】
図１０Ａにおいて、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆは、時間ｔ１で立ち下がりステップ状に変化する。コンバータ制御部は、時間ｔ１〜ｔ３にかけて、出力電圧Ｖ２が出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、リアクトル電流ＩＬを低下させる（図１０Ａの７１６）。リアクトル電流ＩＬの低下に伴い、配線インピーダンスＺ１（６）および電源内部インピーダンスＺ０（４０２）による電圧降下が減少することにより、入力電圧Ｖ１が増加する（図１０Ａの７１７）。
【００８６】
次に、図１０Ｂを参照して、本発明のＤＣ／ＤＣコンバータを適用した場合の時間波形について説明する。なお、図１０Ｂには、比較のために、図１０Ａの出力電圧、リアクトル電流、入力電圧を点線で示している。
【００８７】
図１０Ｂにおいて、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆは、時間ｔ１で立ち下がりステップ状に変化する。続いて、コンバータ制御部３２０は、時間ｔ１〜ｔ３にかけて、出力電圧Ｖ２が出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に一致するように、リアクトル電流ＩＬを低下させる。リアクトル電流ＩＬが低下し、配線インピーダンスＺ１（６）および電源内部インピーダンスＺ０（４０２）で電圧降下が生じるため入力電圧Ｖ１が増加する。
【００８８】
ここで、図１０Ａで説明した従来のＤＣ／ＤＣコンバータ装置とは異なり、図１０Ｂの本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ装置では、入力電圧の大きさに応じて出力電圧目標値の変化率制限値を設定し、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を生成するコンバータ制御部３２０を備えている。
【００８９】
具体的には、図１０Ｂの時間ｔ２において、配線インピーダンスＺ１（６）および電源内部インピーダンスＺ０（４０２）による電圧降下が減少することにより、入力電圧Ｖ１が閾値ａ２以上となる。そこで、コンバータ制御部３２０は、図５および図６において説明したように、入力電圧Ｖ１が閾値ａ２以上となったことに対応して、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率制限値の下限値として、設定値−ｂ４よりも大きい−ｂ３を採用する。
【００９０】
この結果、時間ｔ１から減少を開始したリアクトル電流の減少量は、従来のコンバータ装置の場合（図１０Ａ）と比較して低下する（図１０Ｂの矢印７２１）。この結果、入力電圧Ｖ１の増加量も低下する（図１０Ｂの矢印７２２）。
【００９１】
このように、本実施の形態１おけるコンバータ制御部３２０は、入力電圧Ｖ１が閾値ａ２以上となったことに対応して、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率制限値の下限値を設定値−ｂ４から−ｂ３に変更することで、入力電圧Ｖ１の増加量を抑制することができる。
【００９２】
なお、出力電圧目標値の変化率制限値の上限値および下限値を入力電圧の大きさに応じて変更する方法は、図５、図６に示した手法に限定されるものではない。出力電圧目標値の変化率制限値の上限値および下限値を一次遅れフィルタで制限し、入力電圧検出値Ｖ１ｓに応じてフィルタの時定数を設定する方法を用いてもよい。
【００９３】
また、出力電圧目標値の変化率制限値の上限値および下限値を、入力電圧検出値Ｖ１ｓおよび出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆに基づいて、または、入力電圧検出値Ｖ１ｓおよび出力電圧検出値Ｖ２ｓに基づいて設定してもよい。
【００９４】
以上説明した本発明に係る実施の形態１によれば、以下のような効果が得られる。
（効果１）本実施の形態１に係る制御部は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが所定値以上の場合（Ｖ１ｓ≧閾値ａ２）に、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率の下限値を上げる方向、すなわち、下限幅を縮小する方向へ変化させる構成を備えている。
【００９５】
これにより、入力電圧Ｖ１の増加量を抑制することができる。換言すると、入力側平滑コンデンサおよび電源に関して、定格電圧に対するマージンを大きくすることができる。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の耐圧性、耐久性の向上が可能となる。さらに、入力側平滑コンデンサの低容量化が可能となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００９６】
（効果２）本実施の形態１に係る制御部は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが所定値以下の場合（Ｖ１ｓ≦閾値ａ１）に、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率の上限値を下げる方向、すなわち、上限幅を縮小する方向へ変化させる構成を備えている。
【００９７】
これにより、出力電圧Ｖ２のオーバーシュートを抑制することができる。換言すると、出力側平滑コンデンサおよび負荷に関して、定格電圧に対するマージンを大きくすることができる。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の耐圧性、耐久性の向上が可能となる。さらに、出力側平滑コンデンサの低容量化が可能となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の小型化、低コスト化を実現することができる。
【００９８】
（効果３）出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆの変化に対して、出力電圧Ｖ２が一致するまでの時間が短いこと、すなわち、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆに対する出力電圧Ｖ２の追従性が高いこと、が望ましい場合がある。この場合、電源の温度特性、経時劣化、性能のバラツキ等に起因して、電源の内部インピーダンスが増加すると、電流の向きに応じて入力電圧Ｖ１が低下または増加しやすくなる。この結果、Ｖ２ｒｅｆの変化に対する出力電圧Ｖ２の追従性の確保が困難となる。
【００９９】
これに対して、本実施の形態１に係る制御部は、入力電圧検出値Ｖ１ｓの特定の範囲において、変化率制限値の上限値を下げるまたは下限値を上げることによって、変化率の制限範囲を狭くする構成を備えている。この結果、変化率の制限範囲を狭くしない範囲においては、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆに対する出力電圧Ｖ２の追従性を向上させることができる。
【０１００】
総括すると、本実施の形態１に係る制御部は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ１以下、または、閾値ａ２以上の範囲では、変化率の制限範囲を狭くすることで、効果１および効果２を実現し、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ａ１より大きく、かつ、閾値ａ２未満の範囲では、変化率の制限範囲を狭くしないことで、効果３を実現することができる。
【０１０１】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、入力電圧検出値Ｖ１ｓを、入力電圧Ｖ１が変動する量を定量的に評価するための指標値として、出力電圧目標値の変化率制限値を可変設定する場合について説明した。これに対して、以下に説明する本実施の形態２では、入力側の電圧降下量を上記の指標値として、出力電圧目標値の変化率制限値を可変設定する場合について説明する。以下では、実施の形態１と重複する部分については、説明を省略する。また、以下の説明では、電圧降下量または電圧降下値を、電圧降下と称して説明する。
【０１０２】
入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐは、以下の式（１）に示すように、電源出力端電圧検出値Ｖｂｓと入力電圧検出値Ｖ１ｓから算出することができる。
Ｖ１ｄｒｏｐ＝Ｖｂｓ−Ｖ１ｓ          （１）
【０１０３】
入力電圧検出値Ｖ１ｓは、実施の形態１と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００内部の電圧センサ２０３によって、コンバータ制御部３２０に出力される。電源出力端電圧検出値Ｖｂｓは、電圧センサ２０４によって、直接、コンバータ制御部３２０に出力するように構成してもよく、上位制御部３１０を介して、コンバータ制御部３２０に出力されるように構成してもよい。コンバータ制御部３２０内の図示しないＣＰＵは、式（１）に基づいて入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐを演算し、演算した結果を電圧目標値設定部３１１に出力する。
【０１０４】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る変化率制限値設定部３３１における、出力電圧目標値の変化率制限値の設定処理を示すフローチャートである。また、図１２は、本発明の実施の形態２における図１１のフローチャート内に示した入力電圧降下の閾値ｃ１、ｃ２と、出力電圧目標値の変化率制限値の設定値ｂ１、ｂ２、−ｂ３、−ｂ４の関係を示す説明図である。ここで、閾値は、ｃ１＞ｃ２の関係にあり、設定値は、ｂ１＞ｂ２＞−ｂ３＞−ｂ４の関係にある。
【０１０５】
実施の形態２においては、変化率制限値設定部３３１は、式（１）から得られる入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐの複数の閾値、および複数の閾値に関連づけられた複数の変化率制限値の設定値を、図示しない記憶部に予め格納している。
【０１０６】
次に、本実施の形態２における出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆの変化率制限値の設定動作について、図１１および図１２を用いて詳細に説明する。
【０１０７】
図１１のＳ１１０１において、電圧目標値設定部３２１内の変化率制限値設定部３３１は、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが閾値ｃ１以下であるか否かを判定する。変化率制限値設定部３３１は、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが閾値ｃ１以下であると判定した場合（Ｖ１ｄｒｏｐ≦閾値ｃ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０２に進み、変化率制限値の上限値を設定値ｂ１に、下限値を設定値−ｂ３に設定する。
【０１０８】
また、変化率制限値設定部３３１は、ステップＳ１１０１において、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが閾値ｃ１よりも大きいと判定した場合（Ｖ１ｄｒｏｐ≦閾値ｃ１：ＮＯ）には、ステップＳ１１０３に進み、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが閾値ｃ２以上か否かを判定する。そして、変化率制限値設定部３３１は、入力電圧検出値Ｖ１ｓが閾値ｃ２以上であると判定した場合（Ｖ１ｄｒｏｐ≧閾値ｃ２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１０４に進み、変化率制限値の上限値を設定値ｂ２に、下限値を設定値−ｂ４に設定する。
【０１０９】
また、変化率制限値設定部３３１は、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが閾値ｃ１より大きく（Ｖ１ｄｒｏｐ≦閾値ｃ１：ＮＯ）、且つ、閾値ｃ２より小さい（Ｖ１ｄｒｏｐ≧閾値ｃ２：ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ１１０５に進み、変化率制限値の上限値を設定値ｂ１に、下限値を設定値−ｂ４に設定する。
【０１１０】
変化率制限値設定部３３１は、設定した変化率制限値の上限値および下限値を、変化率制限部３３０に出力する。変化率制限部３３０は、設定された変化率制限値の上限値および下限値を、演算した出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊に適用して制限をかけ、制限をかけた後の出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊を電圧目標値設定部３２１の出力として、電圧制御Ｄｕｔｙ演算部３２２に出力する。
【０１１１】
以上の処理結果をまとめたものが図１２である。図１２に示したように、電圧目標値設定部３２１は、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが予め決められた値以下の場合（Ｖ１ｄｒｏｐ≦閾値ｃ１）に、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆおよび出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率の下限値を上げる方向、すなわち下限幅を縮小する方向へ変化させる。これにより、入力電圧Ｖ１の増加量を低減することができる。
【０１１２】
また、電圧目標値設定部３２１は、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが予め決められた値以上の場合（Ｖ１ｄｒｏｐ≧閾値ｃ２）に、出力電圧目標値Ｖ２ｒｅｆ＊の変化率の上限値を下げる方向、すなわち上限幅を縮小する方向へ変化させる。これにより、出力電圧Ｖ２のオーバーシュートを低減することができる。
【０１１３】
次に、本発明の実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置の出力電圧波形について説明する。図１３および図１４は、本発明の実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置における、出力電圧、リアクトル電流および入力電圧降下の時間波形グラフである。図１３は、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち上がりステップ状に変化した場合を示しており、図１４は、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち下がりステップ状に変化した場合を示している。
【０１１４】
図１３および図１４に示すように、本実施の形態２における出力電圧波形およびリアクトル電流波形は、先の実施の形態１の図９Ｂおよび図１０Ｂと同様である。
【０１１５】
出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち上がりステップ状に変化した場合を示した本実施の形態２における図１３は、先の実施の形態１における図９Ｂ）と以下の２点が異なって図示されている。
（相違点１）図１３では、図９Ｂにおける「入力電圧」の波形の代わりに、「入力電圧降下」の波形が示されている。
（相違点２）図１３では、時間ｔ２において、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが閾値ｃ２以上となるに伴って、出力電圧の変化率上限値が設定値ｂ１からｂ２に変更されている。
【０１１６】
同様に、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆが立ち下がりステップ状に変化した場合を示した本実施の形態２における図１４は、先の実施の形態１における図１０Ｂと以下の２点が異なって図示されている。
（相違点１）図１４では、図１０Ｂにおける「入力電圧」の波形の代わりに、「入力電圧降下」の波形が示されている。
（相違点２）図１４では、時間ｔ２において、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが閾値ｃ１以下となるに伴って、出力電圧の変化率下限値が設定値−ｂ４から−ｂ３に変更されている。
【０１１７】
なお、出力電圧目標値の変化率制限値の上限値および下限値を入力側電圧降下の大きさに応じて変更する方法は、図１１、図１２に示した手法に限定されるものではない。出力電圧目標値の変化率制限値の上限値および下限値を一次遅れフィルタで制限し、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐに応じてフィルタの時定数を設定する方法を用いてもよい。
【０１１８】
また、出力電圧目標値の変化率制限値の上限値および下限値を、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐおよび出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆに基づいて、または、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐおよび出力電圧検出値Ｖ２ｓに基づいて設定してもよい。
【０１１９】
また、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐは、上式（１）で算出する場合に限定されるものではない。以下に説明するように、入力電圧検出値Ｖ１ｓにローパスフィルタを適用した値を使用して、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐを算出することもできる。
【０１２０】
図１５には、入力電圧が変化したときの入力電圧検出値Ｖ１ｓにローパスフィルタを適用して得られる入力電圧検出値フィルタ後Ｖ１ｓ＊と、入力電圧検出値Ｖ１ｓのそれぞれの波形が、上段の「入力電圧」として示されている。また、以下に示す式（２）に基づいて算出した入力側電圧降下＊（Ｖ１ｄｒｏｐ＊）の波形が下段に示されている。
Ｖ１ｄｒｏｐ＊＝Ｖ１ｓ＊−Ｖ１ｓ        （２）
【０１２１】
式（１）によって得られる入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐの代わりに、式（２）を用いて算出した入力側電圧降下＊（Ｖ１ｄｒｏｐ＊）を指標値として使用することが可能である。すなわち、実施の形態２の説明および図１１〜図１４中、並びに、以下に説明する変形例において、入力電圧降下（Ｖ１ｄｒｏｐ）の代わりに、入力側電圧降下＊（Ｖ１ｄｒｏｐ＊）を用いてもよい。
【０１２２】
また、式（２）によって得られる入力側電圧降下＊（Ｖ１ｄｒｏｐ＊）を使用する場合は、式（１）で示した電源出力端電圧検出値Ｖｂｓを検出するための検出回路および機能が不要となる。この結果、式（２）で算出された入力側電圧降下＊（Ｖ１ｄｒｏｐ＊）を用いることで、低コスト化および部品点数が削減できるという利点ある。
【０１２３】
なお、上記の説明では、フィルタとしてローパスフィルタを適用するとしたが、ハイパスフィルタ等の別のフィルタを用いて同等の機能を実現してもよい。
【０１２４】
なお、入力電圧降下（Ｖ１ｄｒｏｐ）の代わりに、リアクトル電流検出値ＩＬｓを指標値として用いてもよい。入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐに相当する値は、リアクトル電流ＩＬ、電源内部インピーダンスＺ０および配線インピーダンスＺ１から導出することができる。この場合、電源内部インピーダンスＺ０および配線インピーダンスＺ１は、固定値として計算に用いることができる。そのため、入力電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐの代わりに、リアクトル電流検出値ＩＬｓを使用することが可能である。
【０１２５】
なお、実施の形態１および実施の形態２の説明では、入力電圧検出値Ｖ１ｓ、または入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐ、または入力側電圧降下＊（Ｖ１ｄｒｏｐ＊）、またはリアクトル電流検出値ＩＬｓをそれぞれ個別に指標値として用いて、出力電圧目標値の変化率制限値の設定を行う例について説明した。しかしながら、本願発明は、これら単独ではなく、必要に応じて２つ以上の指標値を組み合わせて用いることで、変化率制限値の設定の精度を向上させるようにしてもよい。
【０１２６】
また、例えば、負荷５の種類、ＤＣ／ＤＣコンバータ１００の使用状況等に応じて、上記の中からどの検出値・数値を指標値として使用するかをユーザーが選択できるような機能を、制御部３００に備えるようにしてもよい。
【０１２７】
以上説明した実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、以下のような効果が得られる。
（効果１）入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが小さい時に変化率下限値を上げることで、入力電圧Ｖ１の増加量を抑制することができる。換言すると、入力側平滑コンデンサおよび電源に関して、定格電圧に対するマージンを大きくすることができる。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の耐圧性、耐久性の向上が可能となる。さらに、入力側平滑コンデンサの低容量化が可能となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の小型化、低コスト化を実現することができる。
【０１２８】
（効果２）入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐが大きい時に変化率上限値を下げることで、出力電圧Ｖ２のオーバーシュートを抑制することができる。換言すると、出力側平滑コンデンサおよび負荷に関して、定格電圧に対するマージンを大きくすることができる。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の耐圧性、耐久性の向上が可能となる。さらに、出力側平滑コンデンサの低容量化が可能となり、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の小型化、低コスト化を実現することができる。
【０１２９】
（効果３）入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐまたはリアクトル電流ＩＬの特定の範囲において、変化率制限値の上限値を下げるまたは下限値を上げることによって、変化率の制限範囲を狭くする構成を備えている。この結果、変化率の制限範囲を狭くしない範囲においては、出力電圧指令値Ｖ２ｒｅｆに対する出力電圧Ｖ２の追従性を向上させることができる。
【０１３０】
実施の形態３．
本実施の形態３は、先の実施の形態１の変形例である。より具体的には、本実施の形態３の係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、入力電圧検出値の大きさに応じて、変化率上限値および変化率下限値を、多段階または連続的に変化させる構成を備えている。
【０１３１】
図１６および図１７は、先の実施の形態１の図６で説明した、入力電圧検出値の閾値と出力電圧目標値の変化率制限値の設定方法についての変形例である。
【０１３２】
図１６は、入力電圧検出値Ｖ１ｓの閾値を、ｅ１〜ｅ６の合計６値に設定する場合を示している。また、電圧目標値設定部３２１によって、変化率制限値の上限値および下限値を、ｄ1、ｄ２、ｄ３、ｄ４，−ｄ５、−ｄ６、−ｄ７、−ｄ８の合計８段階に設定する場合を示している。
【０１３３】
ここで、閾値は、ｅ６＞ｅ５＞ｅ４＞ｅ３＞ｅ２＞ｅ１の関係にあり、変化率制限値の上限値および下限値の設定値は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４＞−ｄ５＞−ｄ６＞−ｄ７＞−ｄ８の関係にある。このように閾値および変化率制限値の設定数を増やすことにより、入力電圧検出値の大きさに応じて、より精密な変化率制限値の設定が可能となる。
【０１３４】
また、設定数を増やすことで、入力電圧検出値Ｖ１ｓに対する、各閾値あたりの変化率制限値の変化量が小さくなる。このため、変化率の急変にともなう出力電圧のオーバーシュートを軽減することが可能となる。
【０１３５】
なお、閾値および変化率制限値の設定数は、図１６示した設定方法に限定されるものではない。必要に応じて、閾値および変化率制限値の設定数を更に増加させるようにしてもよい。また、図１６においては、閾値ｅ３とｅ４間以外の閾値の間隔は、均等としているが、これは必ずしも均等である必要は無い。必要に応じて、複数の閾値および設定値を、複数の間隔で設けるようにしてもよい。
【０１３６】
図１７は、変化率制限値が、図６および図１６のように段階的にではなく、入力電圧検出値Ｖ１ｓに対して連続的に変化するように設定した場合の例である。図１７では、入力電圧検出値Ｖ１ｓの予め決められた変化範囲に対して一定の値を持つ変化率制限値の上限値および下限値と、入力電圧検出値Ｖ１ｓの変化に対して連続的に変化するように設定された変化率制限値の上限値および下限値とを有する場合を示している。
【０１３７】
より具体的には、図１７では、入力電圧検出値Ｖ１ｓの閾値を、ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の合計４値とし、変化率制限値の上限値および下限値を、ｄ１、ｄ２、−ｄ３、−ｄ４の合計４段階に設定する場合を示している。ここで、閾値は、ｆ４＞ｆ３＞ｆ２＞ｆ１の関係にあり、変化率制限値の上限値および下限値の設定値は、ｄ１＞ｄ２＞−ｄ３＞−ｄ４の関係にある。
【０１３８】
図１７において、変化率制限値の上限値は、閾値がｆ１以下の場合はｄ２に設定され、閾値がｆ２以上の場合はｄ１に設定される。一方、閾値がｆ１よりも大きく、ｆ２よりも小さい場合は、変化率制限値の上限値は、入力電圧検出値Ｖ１ｓの変化に対して、ｄ２からｄ１の間で連続的に変化するように設定される。
【０１３９】
同様に、変化率制限値の下限値は、閾値がｆ３以下の場合は−ｄ４に設定され、閾値がｆ４以上の場合は−ｄ３に設定される。一方、閾値がｆ３よりも大きく、ｆ４よりも小さい場合は、変化率制限値の下限値は、入力電圧検出値Ｖ１ｓの変化に対して、−ｄ４から−ｄ３の間で連続的に変化するように設定される。
【０１４０】
変化率制限値を、図６および図１６のように段階的（非連続的）にではなく、このように連続的に変化させることで、入力電圧検出値の大きさに応じて、変化率制限値をより精密に制御することが可能となる。なお、この連続的な変化は、図１７に示すような線形的な変化に限らず、指数関数または対数関数の特性を利用した遷移など、単調増加あるいは単調減少により連続的に変化するような変化としてもよい。
【０１４１】
実施の形態４．
本実施の形態４は、先の実施の形態２の変形例である。より具体的には、本実施の形態４の係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、入力電圧降下の大きさに応じて、変化率上限値および変化率下限値を、多段階または連続的に変化させる構成を備えている。
【０１４２】
図１８および図１９は、先の実施の形態２の図１２で説明した、入力電圧降下の閾値と出力電圧目標値の変化率制限値の設定方法についての変形例である。
【０１４３】
図１８は、図１６と同様に、入力側電圧降下Ｖ１ｄｒｏｐの閾値および変化率制限値の設定数を増加させた例であり、図１６と同様の効果を得ることができる。具体的には、図１８は、入力電圧検出値Ｖ１ｓの閾値を、ｇ１〜ｇ６の合計６値に設定し、変化率制限値の上限値および下限値を、ｄ1、ｄ２、ｄ３、ｄ４，−ｄ５、−ｄ６、−ｄ７、−ｄ８の合計８段階に設定する場合を示している。
【０１４４】
ここで、閾値は、ｇ６＞ｇ５＞ｇ４＞ｇ３＞ｇ２＞ｅ１の関係にあり、変化率制限値の上限値および下限値の設定値は、ｄ１＞ｄ２＞ｄ３＞ｄ４＞−ｄ５＞−ｄ６＞−ｄ７＞−ｄ８の関係にある。このように閾値および変化率制限値の設定数を増やすことにより、入力側電圧降下の大きさに応じて、より精密な変化率制限値の設定が可能となる。
【０１４５】
図１９は、図１７と同様に、予め決められた範囲において、入力側電圧降下（Ｖ１ｄｒｏｐ）の変化に対して連続的に変化するように設定された変化率制限値の上限値および下限値を有する場合の例であり、図１７と同様の効果を得ることができる。
【０１４６】
具体的には、図１９では、入力電圧検出値Ｖ１ｓの閾値を、ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４の合計４値とし、変化率制限値の上限値および下限値を、ｄ１、ｄ２、−ｄ３、−ｄ４の合計４段階に設定する場合を示している。ここで、閾値は、ｈ４＞ｈ３＞ｈ２＞ｈ１の関係にあり、変化率制限値の上限値および下限値の設定値は、ｄ１＞ｄ２＞−ｄ３＞−ｄ４の関係にある。このように変化率制限値を連続的に変化させることで、入力側電圧降下の大きさに応じて、変化率制限値をより精密に制御することが可能となる。
【符号の説明】
【０１４７】
１００  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１０２  リアクトル、３００  制御部、３１０  上位制御部、３２０  コンバータ制御部、３２１  電圧目標値設定部、４００  電源、４０２  電源内部インピーダンス、５  負荷、６  配線インピーダンス、Ｖｂ  電源出力端電圧、Ｖｂｓ  電源出力端電圧検出値、Ｖ１  入力電圧、Ｖ１ｄｒｏｐ  入力側電圧降下、Ｖ２  出力電圧、Ｖ２ｒｅｆ  出力電圧指令値、Ｖ２ｒｅｆ＊  出力電圧目標値、Ｖ１ｓ  入力電圧検出値、Ｖ２ｓ  出力電圧検出値、ＩＬ  リアクトル電流、ＩＬｓ  リアクトル電流検出値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月1日(2018.11.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される入力電圧を昇圧または降圧して出力電圧を出力する電力変換部
と、前記電力変換部と前記直流電源との間に接続されたリアクトルとを有するＤＣ／ＤＣ
コンバータと、
出力電圧指令値に応じた出力電圧目標値を生成し、前記出力電圧が前記出力電圧目標値
に追従するように前記電力変換部を制御する制御部と、
を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ装置において、
前記制御部は、前記出力電圧目標値の変化率制限値を設定する変化率制限値設定部を有
し、前記出力電圧指令値に対して前記変化率制限値による制限をかけることで前記出力電
圧目標値を生成し、
前記変化率制限値設定部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される前記入力電圧が変
動する量を定量的に評価するための指標値を求め、前記指標値が予め決められた特定範囲
内である場合には、変化率の制限範囲を狭める方向に、前記変化率制限値を設定変更する
ＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項２】
前記変化率制限値設定部は、変更前の変化率制限値から変更後の変化率制限値に設定変
更する際に、変化率制限値を２段階以上に分けて段階的に設定変更する
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項３】
前記変化率制限値設定部は、変更前の変化率制限値から変更後の変化率制限値に設定変
更する際に、変化率制限値を連続的に単調増加または単調減少させて設定変更する
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項４】
前記変化率制限値設定部は、変更前の変化率制限値から変更後の変化率制限値に設定変
更する際に、フィルタ時定数を適用した一次遅れフィルタを介して設定変更する
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される前記入力電圧を検出する第１センサをさらに備
え、
前記変化率制限値設定部は、前記第１センサによる入力電圧検出値を前記指標値として
求め、
前記入力電圧検出値が第１の閾値より小さい場合には、前記変化率制限値の上限値を
下げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭め、
前記入力電圧検出値が第２の閾値より大きい場合には、前記変化率制限値の下限値を
上げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭める
請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項６】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータに供給される前記入力電圧を検出する第１センサをさらに備
え、
前記変化率制限値設定部は、前記第１センサによる入力電圧検出値から算出した入力電
圧降下値を前記指標値として求め、
前記入力電圧降下値が第３の閾値より大きい場合には、前記変化率制限値の上限値を
下げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭め、
前記入力電圧降下値が第４の閾値より小さい場合には、前記変化率制限値の下限値を
上げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭める
請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
【請求項７】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内の前記リアクトルを流れる電流を検出する第２センサをさ
らに備え、
前記変化率制限値設定部は、前記第２センサによるリアクトル電流検出値を前記指標値
として求め、
前記リアクトル電流検出値が第５の閾値より大きい場合には、前記変化率制限値の上
限値を下げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭め、
前記リアクトル電流検出値が第６の閾値より小さい場合には、前記変化率制限値の下
限値を上げる方向に設定変更することで、前記変化率の制限範囲を狭める
請求項１から４のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ装置。