電圧変換装置の制御装置及び制御方法
【課題】電圧変換装置の電圧変換比を制限する制御をより適切に行う。
【解決手段】バッテリの電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂに基づいてバッテリのＳＯＣを算出し（Ｓ１０４）、バッテリのＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏを算出する（Ｓ１０６）。バッテリ起電圧ＶｂｏとＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続されたコンデンサの電圧Ｖｃとに基づいてバッテリの出力が最大となるときのデューティ比Ｄ（＝Ｖｂｏ／２Ｖｃ）を最適デューティ範囲ＤＲの下限値ＤＬとして設定することで（Ｓ１１０）、下限値ＤＬをバッテリのＳＯＣに応じて変化させる。そして、デューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲ内に入るように、デューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御する（Ｓ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１８）。
【解決手段】バッテリの電圧Ｖｂ及び電流Ｉｂに基づいてバッテリのＳＯＣを算出し（Ｓ１０４）、バッテリのＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏを算出する（Ｓ１０６）。バッテリ起電圧ＶｂｏとＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続されたコンデンサの電圧Ｖｃとに基づいてバッテリの出力が最大となるときのデューティ比Ｄ（＝Ｖｂｏ／２Ｖｃ）を最適デューティ範囲ＤＲの下限値ＤＬとして設定することで（Ｓ１１０）、下限値ＤＬをバッテリのＳＯＣに応じて変化させる。そして、デューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲ内に入るように、デューティ比Ｄに制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御する（Ｓ１１２，Ｓ１１４，Ｓ１１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換装置の制御装置及び制御方法に関し、特に、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧変換装置を備えた駆動システムとして、駆動システムの電力源としてのバッテリと、バッテリからの入力電圧をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力を多相交流電力に変換するインバータ回路およびインバータ回路からの多相交流電力を受けて回転駆動するモータからなる負荷と、ＤＣ／ＤＣコンバータと負荷との間に配置されインバータ回路の正負極母線間に接続されたコンデンサと、を備えるものが提案されている（例えば下記特許文献１）。このシステムでは、バッテリからの入力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータによりＤＣ／ＤＣ変換してコンデンサに蓄電すると共に蓄電されたコンデンサを直流電源とみなして負荷を駆動している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチング素子へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比の調整により、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比を制御することができる。
【０００３】
その他にも、下記特許文献２の電圧変換装置の制御装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１２９０４号公報
【特許文献２】国際公開第０３／６１１０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうしたシステムでは、例えば以下に説明する理由により、スイッチング制御信号のデューティ比を制限することで、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比を制限する制御を行う必要が出てくる。バッテリは、一般的には、負荷要求出力に相当する電力を供給可能に設計されているが、バッテリの状態によっては、例えば、気温低下によりバッテリの内部抵抗が上昇したときには、負荷要求出力に応じた電力をバッテリから出力させることができない場合も考えられる。この場合に、単純に負荷要求出力に相当する電力が負荷に供給されるようにＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御しようとすると、バッテリの内部抵抗により消費される電力が大きくなり、却って負荷に供給する電力を低下させる場合もある。そこで、負荷への供給電力の低下を抑えるために、スイッチング制御信号のデューティ比を制限する必要が出てくる。
【０００６】
特許文献２の電圧変換装置の制御装置は、バッテリの起電圧（定数として設定）とＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧とに基づきバッテリの出力が最大となるときのデューティ比を最適デューティ範囲の下限値として設定し、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比が最適デューティ範囲内となるようにデューティ比に制限を加えている。特許文献２の電圧変換装置の制御装置は、このデューティ比の制限により、負荷への供給電力の低下を抑えている。
【０００７】
ただし、特許文献２においては、バッテリの起電圧を定数として設定している。そのため、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）の変化に対して起電圧が変化する場合は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）の変動に対して最適デューティ範囲の下限値が変動してしまう。したがって、特許文献２においては、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比を制限する制御を最適に行うことが困難であるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、電圧変換装置の電圧変換比を制限する制御をより適切に行うことができる電圧変換装置の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置及び制御方法は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【００１０】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、を有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを要旨とする。
【００１１】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における下限値を変更し、前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記下限値以上になるように、該デューティ比を制限するものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記下限値を増大させるものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記電圧変換装置は、スイッチング制御信号のデューティ比の減少に対して電圧変換比が増大する装置であり、前記下限値は、前記蓄電器の出力特性における最大出力に対応するデューティ比に略等しいものとすることもできる。
【００１２】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更し、前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記上限値以下になるように、該デューティ比を制限するものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記上限値を増大させるものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、蓄電器の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段をさらに有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更するものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の増大に対して前記許容範囲における上限値を増大させるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、を有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを要旨とする。
【００１４】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、蓄電器の電流を検出する電流検出手段と、蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、を有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを要旨とする。
【００１５】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、蓄電器の電圧を検出する電圧検出手段と、蓄電器の電圧が許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更する許容範囲設定手段と、を有することを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記電圧変換装置は、一端が蓄電器の一端に接続されたリアクトルと、リアクトルの他端と出力端との間に配置された第１スイッチング素子と、リアクトルの他端と蓄電器の他端との間に配置された第２スイッチング素子と、を含み、スイッチング制御信号のデューティ比は、第１スイッチング素子の導通期間をＴ１ｏｎとし第２スイッチング素子の導通期間をＴ２ｏｎとすると、Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ）により表されるものとすることもできる。
【００１７】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含み、前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを要旨とする。
【００１８】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含み、前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを要旨とする。
【００１９】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の電流を検出する電流検出ステップと、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含み、前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを要旨とする。
【００２０】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の電圧を検出する電圧検出ステップと、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、蓄電器の充電状態の変化に対して蓄電器の電圧の許容範囲を変更する許容範囲設定ステップと、蓄電器の電圧が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比を制限することで電圧変換装置の電圧変換比を制限する制御を、蓄電器の充電状態に応じてより適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である電圧変換装置の制御装置を備えた駆動システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動システム２０は、図示するように、充放電可能な蓄電器としてのバッテリ２２と、バッテリ２２の入力電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力する電圧変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４からの出力電力を蓄電可能なコンデンサ２６と、コンデンサ２６の蓄電電力を用いて駆動可能な負荷２８と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００２３】
バッテリ２２は、例えば、鉛系やリチウム（Ｌｉ）イオン系の二次電池として構成されている。ここでのバッテリ２２は、例えば図２に示すように、ＳＯＣ（充電状態）の変化に対して起電圧Ｖｂｏが変化する特性を有する。より具体的には、ＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して起電圧Ｖｂｏが増大する特性である。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、負荷２８の正側ラインと負側ラインに対してソース側とシンク側となるように直列接続された２個のトランジスタＴ１，Ｔ２と、このトランジスタＴ１，Ｔ２に各々逆並列接続された２個のダイオードＤ１，Ｄ２と、一端がバッテリ２２の一端に接続されるとともに他端がトランジスタＴ１，Ｔ２の接続点に接続されたリアクトルＬとを備える。トランジスタＴ１はリアクトルＬの他端と出力端との間に配置されており、トランジスタＴ２はリアクトルＬの他端とバッテリ２２の他端との間に配置されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ２４では、トランジスタＴ２をオンすると、バッテリ２２とリアクトルＬとトランジスタＴ２とを結ぶ短絡回路が形成されバッテリ２２から流れる直流電流に応じてリアクトルＬにエネルギが蓄積される。この状態でトランジスタＴ２をオンからオフすると、リアクトルＬに蓄積されたエネルギは、ダイオードＤ１を介してコンデンサ２６に蓄えられる。この際、コンデンサ２６の電圧はバッテリ２２の供給電圧よりも高くできる。一方、このＤＣ／ＤＣコンバータ２４でコンデンサ２６の電荷を用いてバッテリ２２を充電することもできる。したがって、このＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、昇降圧チョッパ回路を構成し、トランジスタＴ１，Ｔ２をオンオフするスイッチング動作によりコンデンサ２６を充電したり、コンデンサ２６に蓄えられた電荷を用いてバッテリ２２を充電したりすることができる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が備えるリアクトルとしては、コイルを用いることができる。
【００２５】
負荷２８は、例えば、図３に示すように、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載されるインバータおよび電動機からなる構成やインバータおよび発電機からなる構成（図３（ａ）参照）、二つのインバータを並列に接続して各インバータに各々電動機と発電機とを接続した構成（図３（ｂ）参照）などが該当する他、これら電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される電動機や発電機に限られず、バッテリ２２からの電力を用いて駆動する電気機器などであってもよい。
【００２６】
電子制御ユニット４０は、図１に示すように、ＣＰＵ４２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット４０には、バッテリ２２に取り付けられた電圧センサ３０からのバッテリ（端子間）電圧Ｖｂ、バッテリ２２とＤＣ／ＤＣコンバータ２４との間を接続する電力ラインに取り付けられた電流センサ３２からのバッテリ電流Ｉｂ、コンデンサ２６に取り付けられた電圧センサ３４からのコンデンサ電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧）Ｖｃ、バッテリ２２に取り付けられた温度センサ３６からのバッテリ温度Ｔｂ、及び負荷２８の駆動に関する指令値などが入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４０からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号や、負荷２８への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ここで、電子制御ユニット４０は、トランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号のデューティ比Ｄの調整により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の電圧変換比を制御することができる。本実施例では、上側のトランジスタＴ１の導通期間（Ｔ１ｏｎ）と下側のトランジスタＴ２の導通期間（Ｔ２ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄは、Ｄ＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ）により表され、このデューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））の減少に対してＤＣ／ＤＣコンバータ２４の電圧変換比（＝Ｖｃ／Ｖｂ）が増大する。
【００２７】
電子制御ユニット４０は、例えば図４に示す機能ブロック図により構成することができる。電子制御ユニット４０は、以下に説明するＳＯＣ推定部５２、起電圧演算部５４、内部抵抗演算部５６、デューティ比制限値演算部５８、デューティ比演算部６０、及びデューティ比制限部６２を備える。
【００２８】
ＳＯＣ推定部５２は、バッテリ２２のＳＯＣ（充電状態）を推定して起電圧演算部５４へ出力する。ここで、バッテリ２２のＳＯＣは、例えばバッテリ電流Ｉｂとバッテリ電圧Ｖｂの特性から求めることができる。そこで、ＳＯＣ推定部５２は、入力されたバッテリ電流Ｉｂとバッテリ電圧Ｖｂに基づいてＳＯＣを検出することができる。
【００２９】
起電圧演算部５４は、バッテリ２２の起電圧Ｖｂｏを演算してデューティ比制限値演算部５８へ出力する。本実施例では、バッテリ２２のＳＯＣと起電圧Ｖｂｏは、例えば図２に示すような対応関係にある。そこで、起電圧演算部５４は、入力されたバッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏを検出することができる。
【００３０】
内部抵抗演算部５６は、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂを演算してデューティ比制限値演算部５８へ出力する。ここで、バッテリ２２の温度Ｔｂと内部抵抗Ｒｂは、例えば図５に示すような対応関係にある。そこで、内部抵抗演算部５６は、入力されたバッテリ２２の温度Ｔｂからバッテリ２２の内部抵抗Ｒｂを検出することができる。
【００３１】
デューティ比制限値演算部５８は、入力されたバッテリ起電圧Ｖｂｏ、バッテリ内部抵抗Ｒｂ及びコンデンサ電圧Ｖｃに基づいて、スイッチング制御信号のデューティ比Ｄの下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。ここでの下限値ＤＬは、バッテリ起電圧Ｖｂｏとコンデンサ電圧Ｖｃとに基づいて演算され、上限値ＤＨは、バッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ内部抵抗Ｒｂとコンデンサ電圧Ｖｃとに基づいて演算される。この下限値ＤＬ及び上限値ＤＨにより、デューティ比Ｄの許容範囲（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）が設定される。なお、デューティ比Ｄの下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを演算する処理の詳細については後述する。
【００３２】
デューティ比演算部６０は、入力されたバッテリ電圧Ｖｂに基づいてトランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。なお、デューティ比Ｄを演算する処理の詳細については後述する。
【００３３】
デューティ比制限部６２は、デューティ比演算部６０にて演算されたスイッチング制御信号のデューティ比Ｄがデューティ比制限値演算部５８にて設定された許容範囲内（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）に入るように、デューティ比Ｄを制限する。より詳細には、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが許容範囲内（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）である場合は、デューティ比Ｄのスイッチング制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。一方、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが下限値ＤＬより小さい場合は、デューティ比ＤＬのスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。また、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが上限値ＤＨより大きい場合は、デューティ比ＤＨのスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。
【００３４】
こうして構成された実施例の駆動システム２０の動作、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動制御に関する動作について説明する。図６は、実施例の駆動システム２０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、コンデンサ電圧Ｖｃ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、及びバッテリ温度Ｔｂを読み込む（ステップＳ１００）。ここで、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊は、負荷２８の駆動に関する指令値としての要求出力Ｐに基づいて設定、即ち負荷２８を要求出力Ｐで駆動するために必要なコンデンサ２６の電圧値として設定されるものである。
【００３６】
こうしてバッテリ２２の状態に関する情報を読み込むと、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより次式（１）を用いて、上側のトランジスタＴ１のオン期間（Ｔ１ｏｎ）と下側のトランジスタＴ２のオン期間（Ｔ２ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））がデューティ比演算部６０にて算出される（ステップＳ１０２）。ここで、αは、デューティ比Ｄの補正項である。
【００３７】
Ｄ＝Ｖｂ／Ｖｃ＊＋α ・・・（１）
【００３８】
次に、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂに基づいてバッテリ２２のＳＯＣがＳＯＣ推定部５２にて演算され（ステップＳ１０４）、バッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏが起電圧演算部５４にて演算される（ステップＳ１０６）。そして、読み込んだバッテリ温度Ｔｂからバッテリ内部抵抗Ｒｂが内部抵抗演算部５６にて演算される（ステップＳ１０８）。
【００３９】
続いて、コンデンサ電圧Ｖｃとバッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ内部抵抗Ｒｂとに基づいて、最適デューティ範囲ＤＲを設定する処理がデューティ比制限値演算部５８にて行われる（ステップＳ１１０）。ここで、最適デューティ範囲ＤＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動によりバッテリ２２から取り出すことのできる出力範囲に対応するデューティ比Ｄの範囲である。以下、最適デューティ範囲ＤＲについて更に詳細に説明する。
【００４０】
いま、駆動システム２０を負荷２８側からみたときの出力ＢＰは、デューティ比Ｄとコンデンサ電圧Ｖｃとバッテリ電流Ｉｂとにより、次式（２）により示すことができる。
【００４１】
ＢＰ＝Ｖｃ×Ｉｂ×Ｄ ・・・（２）
【００４２】
ここで、バッテリ電流Ｉｂは、次式（３）で示すことができる。
【００４３】
Ｉｂ＝（Ｖｂｏ−Ｄ×Ｖｃ）／Ｒｂ ・・・（３）
【００４４】
式（３）を式（２）に代入すると、次式（４）を得る。
【００４５】
ＢＰ＝−Ｖｃ2／Ｒｂ×（Ｄ−Ｖｂｏ／２Ｖｃ）2＋Ｖｂｏ2／４Ｒｂ ・・・（４）
【００４６】
式（４）は、トランジスタＴ１，Ｔ２のデューティ比Ｄに対するバッテリ２２の出力ＢＰの関係を表すバッテリ２２の出力特性として図７のように示すことができる。図７に示すように、バッテリ２２から最大出力Ｖｂｏ2／４Ｒｂを取り出すためには、デューティ比Ｄが値Ｖｂｏ／２ＶｃとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すればよく、仮にデューティ比Ｄが値Ｖｂｏ／２Ｖｃを下回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すると、却ってバッテリ２２から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、最適デューティ範囲ＤＲにおける下限値ＤＬを値Ｖｂｏ／２Ｖｃに設定することで、バッテリ２２の最大出力ＢＰmaxを確保でき、負荷２８を安定して駆動することができる。なお、出力ＢＰは、バッテリ２２の放電時を正とし、バッテリ２２の充電時を負としている。
【００４７】
本実施例では、図８に示すように、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても下限値ＤＬが最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて下限値ＤＬ（＝Ｖｂｏ／２Ｖｃ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して下限値ＤＬ（＝Ｖｂｏ／２Ｖｃ）を増大させる。
【００４８】
なお、最適デューティ範囲ＤＲにおける下限値ＤＬとしては、必ずしもバッテリ２２の出力特性における最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｖｂｏ／２Ｖｃに設定する必要はない。例えば、最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｖｂｏ／２Ｖｃよりも若干大きい値Ｖｂｏ／２Ｖｃ＋ΔＤ（ΔＤ＞０）を下限値ＤＬとして設定してもよいし、デューティ比Ｖｂｏ／２Ｖｃよりも若干小さい値Ｖｂｏ／２Ｖｃ−ΔＤを下限値ＤＬとして設定してもよい。
【００４９】
また、バッテリ２２の充電時（回生時、出力ＢＰが負の場合）を考えると、バッテリ２２への入力電力が過大とならないように、デューティ比Ｄを制限することが好ましい。ここで、バッテリ出力ＢＰの充電側の制限値をＰｂｌｉｍ（負の定数）とすると、バッテリ出力ＢＰがＰｂｌｉｍであるときのデューティ比Ｄは、前述の式（４）から次式（５）で示すことができる。
【００５０】
Ｄ＝（Ｖｂｏ＋（Ｖｂｏ2−４Ｒｂ×Ｐｂｌｉｍ）0.5）／２Ｖｃ ・・・（５）
【００５１】
したがって、バッテリ出力ＢＰが制限値Ｐｂｌｉｍを下回らない（バッテリ２２への入力電力が過大とならない）ためには、最適デューティ範囲ＤＲにおける上限値ＤＨを値（Ｖｂｏ＋（Ｖｂｏ2−４Ｒｂ×Ｐｂｌｉｍ）0.5）／２Ｖｃに設定することが好ましい。
【００５２】
本実施例では、図８に示すように、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて上限値ＤＨ（＝（Ｖｂｏ＋（Ｖｂｏ2−４Ｒｂ×Ｐｂｌｉｍ）0.5）／２Ｖｃ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して上限値ＤＨを増大させる。
【００５３】
さらに、本実施例では、図９に示すように、バッテリ内部抵抗Ｒｂの増大（バッテリ温度Ｔｂの低下）に対して出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ内部抵抗Ｒｂ（バッテリ温度Ｔｂ）が変化しても上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ内部抵抗Ｒｂ（バッテリ温度Ｔｂ）に応じて上限値ＤＨを変化させる。より詳細には、バッテリ内部抵抗Ｒｂの増大（バッテリ温度Ｔｂの低下）に対して上限値ＤＨを増大させる。
【００５４】
こうして最適デューティ範囲ＤＲ、すなわち下限値ＤＬ及び上限値ＤＨが設定されると、ステップＳ１０２で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあるか否か（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下であるか否か）がデューティ比制限部６２にて判定される（ステップＳ１１２）。ステップＳ１０２で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあると判定されたときには、デューティ比制限部６２は、このデューティ比Ｄのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ１１４）。そして、デューティ比Ｄを制限していないことを示すために、制限フラグＦをオフに設定して（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ１０２で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にないと判定されたときには、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄを最適デューティ範囲ＤＲの範囲内となるように制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ１１８）。すなわち、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが下限値ＤＬより小さい場合は、デューティ比ＤＬのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する。一方、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが上限値ＤＨより大きい場合は、デューティ比ＤＨのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する。そして、デューティ比Ｄを制限していることを示すために、制限フラグＦをオンに設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。なお、以上の処理においては、トランジスタＴ１，Ｔ２へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを決定する毎に、バッテリ２２のＳＯＣを検出してバッテリ起電圧Ｖｂｏを演算する。
【００５６】
以上説明した実施例の駆動システム２０によれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してデューティ比Ｄの下限値ＤＬを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、下限値ＤＬが最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができ、バッテリ２２から最大出力ＢＰmaxを安定して取り出すことができる。したがって、負荷２８に要求される出力Ｐに相当する電力をバッテリ２２から取り出すことができない場合でも、コンデンサ２６の電圧低下をより適切に抑制できるとともに負荷２８を安定して駆動させることができる。
【００５７】
そして、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してデューティ比Ｄの上限値ＤＨを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができる。さらに、バッテリ内部抵抗Ｒｂの変化に対してデューティ比Ｄの上限値ＤＨを変化させるから、バッテリ内部抵抗Ｒｂが変化しても、上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができる。したがって、バッテリ２２のＳＯＣや内部抵抗Ｒｂが変化しても、バッテリ２２への入力電力をより適切に制限することができる。
【００５８】
以上のことから、実施例の駆動システム２０によれば、トランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制限することでＤＣ／ＤＣコンバータ２４の電圧変換比（昇圧比）を制限する制御を、バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）に応じてより適切に行うことができる。
【００５９】
なお、図６のＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンにおけるステップＳ１１０で設定される最適デューティ範囲ＤＲ（下限値ＤＬ及び上限値ＤＨ）については、以下に説明する処理によっても設定することができる。
【００６０】
まずＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２の電流容量、及びバッテリ２２の電流容量の少なくとも一方に基づいて最大許容電流Ｉｂmaxを決定し、この最大許容電流Ｉｂｍａｘを例えば電子制御ユニット４０内のＲＯＭ４４などに予め記憶しておく。すなわち、トランジスタＴ１、Ｔ２に流せる電流容量またはバッテリ２２に流せる電流容量のいずれか一方を選択するか、または両者の内大きい方を採用することで最大許容電流Ｉｂmaxを決定する。なお、このＲＯＭ４４は、不揮発性メモリであればよく、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭや、フラッシュメモリを採用することも好適である。
【００６１】
そして、図６のＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンのステップＳ１１０では、最大許容電流Ｉｂmax、バッテリ内部抵抗Ｒｂ、バッテリ起電圧Ｖｂｏ、及びコンデンサ電圧Ｖｃに基づいて、最適デューティ範囲ＤＲ（下限値ＤＬ及び上限値ＤＨ）を設定する処理がデューティ比制限値演算部５８にて行われる。
【００６２】
上述の式（３）に示すように、バッテリ電流Ｉｂは、Ｉｂ＝（Ｖｂｏ−Ｄ×Ｖｃ）／Ｒｂで表される。したがって、デューティ比Ｄは、Ｄ＝（Ｖｂｏ−Ｒｂ×Ｉｂ）／Ｖｃである。そこで、デューティ比制限値演算部５８は、バッテリ電流Ｉｂが−Ｉｂmax以上かつＩｂmax以下となるように、最適デューティ範囲ＤＲにおける下限値ＤＬを（Ｖｂｏ−Ｒｂ×Ｉｂmax）／Ｖｃに設定し、最適デューティ範囲ＤＲにおける上限値ＤＨを（Ｖｂｏ−Ｒｂ×（−Ｉｂmax））／Ｖｃに設定する（ステップＳ１１０）。ここで、Ｉｂmaxの符号は、バッテリ２２から放電する方向を正、充電する方向を負としている。
【００６３】
本実施例では、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して電流Ｉｂmax，−Ｉｂmaxに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても、下限値ＤＬ及び上限値ＤＨが電流Ｉｂmax，−Ｉｂmaxにそれぞれ対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて下限値ＤＬ（＝（Ｖｂｏ−Ｒｂ×Ｉｂmax）／Ｖｃ）及び上限値ＤＨ（＝（Ｖｂｏ−Ｒｂ×（−Ｉｂmax））／Ｖｃ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを増大させる。そして、ステップＳ１１２以降の処理によって、デューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲ内（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）に入るように制限されることで、バッテリ電流ＩｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２の最大許容電流またはバッテリ２２の最大許容電流を超えないように制限される。
【００６４】
この実施例によれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してデューティ比Ｄの下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、下限値ＤＬ及び上限値ＤＨが電流Ｉｂmax，−Ｉｂmaxにそれぞれ対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができる。したがって、バッテリ電流ＩｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２の最大許容電流やバッテリ２２の最大許容電流を超えないように制限する制御を、バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）に応じてより適切に行うことができる。
【００６５】
次に、第２実施例の駆動システムについて説明する。第２実施例の駆動システムは、第１実施例の駆動システム２０と同一のハード構成をしている。そして、電子制御ユニット４０は、例えば図１０に示す機能ブロック図により構成することができる。図１０に示す機能ブロック図においては、図４に示す機能ブロック図と比較して、デューティ比制限値演算部５８の代わりに以下に説明する電流制限値演算部６４が設けられている。
【００６６】
電流制限値演算部６４は、入力されたバッテリ起電圧Ｖｂｏ及びバッテリ内部抵抗Ｒｂに基づいて、バッテリ電流Ｉｂの上限値ＩＨを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。この上限値ＩＨにより、バッテリ電流Ｉｂの許容範囲が設定される。なお、バッテリ電流Ｉｂの上限値ＩＨを演算する処理の詳細については後述する。
【００６７】
デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが電流制限値演算部６４にて設定された許容範囲内（上限値ＩＨ以下）に入るように、デューティ比演算部６０にて演算されたスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制限する。より詳細には、デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが許容範囲内（上限値ＩＨ以下）である場合は、デューティ比Ｄのスイッチング制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。一方、デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが上限値ＩＨより大きい場合は、バッテリ電流Ｉｂが上限値ＩＨ以下となるようにデューティ比Ｄを制限したスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。
【００６８】
図１１は、第２実施例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００６９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、及びバッテリ温度Ｔｂを読み込む（ステップＳ２００）。そして、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより前述の式（１）を用いて、デューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））がデューティ比演算部６０にて算出される（ステップＳ２０２）。
【００７０】
次に、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂに基づいてバッテリ２２のＳＯＣがＳＯＣ推定部５２にて演算され（ステップＳ２０４）、バッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏが起電圧演算部５４にて演算される（ステップＳ２０６）。そして、読み込んだバッテリ温度Ｔｂからバッテリ内部抵抗Ｒｂが内部抵抗演算部５６にて演算される（ステップＳ２０８）。
【００７１】
続いて、バッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ内部抵抗Ｒｂとに基づいて、最適電流範囲ＩＲを設定する処理が電流制限値演算部６４にて行われる（ステップＳ２１０）。ここで、最適電流範囲ＩＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動によりバッテリ２２から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電流Ｉｂの範囲であり、例えば、バッテリ２２から取り出すことのできる最大出力ＢＰmaxに対応する電流値を上限値ＩＨとした範囲である。以下、最適電流範囲ＩＲについて更に詳細に説明する。
【００７２】
バッテリ２２から取り出すことのできる出力ＢＰは、バッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂとから次式（６）で示すことができる。
【００７３】
ＢＰ＝Ｖｂ×Ｉｂ ・・・（６）
【００７４】
また、バッテリ電圧Ｖｂは、その内部抵抗Ｒｂと起電圧Ｖｂｏとから、次式（７）で示すことができる。
【００７５】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ ・・・（７）
【００７６】
式（６）に式（７）を代入すると、次式（８）を得る。
【００７７】
ＢＰ＝（Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ）×Ｉｂ
＝−Ｒｂ×（Ｉｂ−Ｖｂｏ／２Ｒｂ）2＋Ｖｂｏ2／４Ｒｂ ・・・（８）
【００７８】
式（８）は、バッテリ電流Ｉｂに対するバッテリ２２の出力ＢＰの関係を表すバッテリ２２の出力特性として図１２のように示すことができる。図１２に示すように、バッテリ２２から最大出力Ｖｂｏ2／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂｏ／２ＲｂとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂｏ／２Ｒｂを超えるように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すると、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂで消費される電力が大きくなり却ってバッテリ２２から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、最適電流範囲ＩＲにおける上限値ＩＨを値Ｖｂｏ／２Ｒｂに設定することで、バッテリ２２の最大出力ＢＰmaxを確保でき、負荷２８を安定して駆動することができる。
【００７９】
本実施例では、図１３に示すように、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｉｂが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても上限値ＩＨが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｉｂに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて上限値ＩＨ（＝Ｖｂｏ／２Ｒｂ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して上限値ＩＨ（＝Ｖｂｏ／２Ｒｂ）を増大させる。
【００８０】
なお、最適電流範囲ＩＲにおける上限値ＩＨとしては、必ずしもバッテリ２２の出力特性における最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｖｂｏ／２Ｒｂに設定する必要はない。例えば、最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｖｂｏ／２Ｒｂよりも若干大きい値Ｖｂｏ／２Ｒｂ＋ΔＩ（ΔＩ＞０）を上限値ＩＨとして設定してもよいし、バッテリ電流Ｖｂｏ／２Ｒｂよりも若干小さい値Ｖｂｏ／２Ｒｂ−ΔＩを上限値ＩＨとして設定してもよい。
【００８１】
こうして最適電流範囲ＩＲ、すなわち上限値ＩＨが設定されると、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内にあるか否か（上限値ＩＨ以下であるか否か）がデューティ比制限部６２にて判定される（ステップＳ２１２）。バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内にある（上限値ＩＨ以下である）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、ステップＳ２０２で算出されたデューティ比Ｄのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ２１４）。そして、デューティ比Ｄを制限していないことを示すために、制限フラグＦをオフに設定して（ステップＳ２１６）、本ルーチンを終了する。
【００８２】
一方、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内にない（上限値ＩＨより大きい）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内に入る（上限値ＩＨ以下になる）ように、デューティ比Ｄに制限を加えたスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ２１８）。そして、デューティ比Ｄを制限していることを示すために、制限フラグＦをオンに設定して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。なお、以上の処理においても、トランジスタＴ１，Ｔ２へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを決定する毎に、バッテリ２２のＳＯＣを検出してバッテリ起電圧Ｖｂｏを演算する。
【００８３】
以上説明した第２実施例の駆動システムによれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してバッテリ電流Ｉｂの上限値ＩＨを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、上限値ＩＨが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｉｂに略等しい状態を確保することができ、バッテリ２２から最大出力ＢＰmaxを安定して取り出すことができる。
【００８４】
次に、第３実施例の駆動システムについて説明する。第３実施例の駆動システムは、第１実施例の駆動システム２０と同一のハード構成をしている。そして、電子制御ユニット４０は、例えば図１４に示す機能ブロック図により構成することができる。図１４に示す機能ブロック図においては、図１０に示す機能ブロック図と比較して、内部抵抗演算部５６が省略されており、電流制限値演算部６４の代わりに以下に説明する電圧制限値演算部６６が設けられている。
【００８５】
電圧制限値演算部６６は、入力されたバッテリ起電圧Ｖｂｏに基づいて、バッテリ電圧Ｖｂの下限値ＶＬを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。この下限値ＶＬにより、バッテリ電圧Ｖｂの許容範囲が設定される。なお、バッテリ電圧Ｖｂの下限値ＶＬを演算する処理の詳細については後述する。
【００８６】
デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが電圧制限値演算部６６にて設定された許容範囲内（下限値ＶＬ以上）に入るように、デューティ比演算部６０にて演算されたスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制限する。より詳細には、デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが許容範囲内（下限値ＶＬ以上）である場合は、デューティ比Ｄのスイッチング制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。一方、デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが下限値ＶＬより小さい場合は、バッテリ電圧Ｖｂが下限値ＶＬ以上となるようにデューティ比Ｄを制限したスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。
【００８７】
図１５は、第３実施例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００８８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、バッテリ電圧Ｖｂ、及びバッテリ電流Ｉｂを読み込む（ステップＳ３００）。そして、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより前述の式（１）を用いて、デューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））がデューティ比演算部６０にて算出される（ステップＳ３０２）。
【００８９】
次に、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂに基づいてバッテリ２２のＳＯＣがＳＯＣ推定部５２にて演算され（ステップＳ３０４）、バッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏが起電圧演算部５４にて演算される（ステップＳ３０６）。
【００９０】
続いて、バッテリ起電圧Ｖｂｏから最適電圧範囲ＶＲを設定する処理が電圧制限値演算部６６にて行われる（ステップＳ３０８）。ここで、最適電圧範囲ＶＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動によりバッテリ２２から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電圧Ｖｂの範囲であり、例えば、バッテリ２２から取り出すことのできる最大出力ＢＰmaxに対応する電圧値を下限値ＶＬとした範囲である。以下、最適電圧範囲ＶＲについて更に詳細に説明する。
【００９１】
バッテリ電圧Ｖｂは、バッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ電流Ｉｂと内部抵抗Ｒｂとに基づいて、次式（９）により算出することができる。
【００９２】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ ・・・（９）
【００９３】
一方、バッテリから最大出力ＢＰmaxを取り出すときのバッテリ電流Ｉｂは、第２実施例の駆動システムで説明したように値Ｖｂｏ／２Ｒｂであるから、このときのバッテリ電圧Ｖｂは、次式（１０）で示される。
【００９４】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ／２ ・・・（１０）
【００９５】
したがって、バッテリ２２から最大出力Ｖｂｏ2／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２を下回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すると、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂで消費される電力が大きくなり却ってバッテリ２２から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、最適電圧範囲ＶＲにおける下限値ＶＬを値Ｖｂｏ／２に設定することで、バッテリ２２の最大出力ＢＰmaxを確保でき、負荷２８を安定して駆動することができる。
【００９６】
本実施例では、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても下限値ＶＬが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて下限値ＶＬ（＝Ｖｂｏ／２）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して下限値ＶＬ（＝Ｖｂｏ／２）を増大させる。
【００９７】
なお、最適電圧範囲ＶＲにおける下限値ＶＬとしては、必ずしもバッテリ２２の出力特性における最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂｏ／２に設定する必要はない。例えば、最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂｏ／２よりも若干大きい値Ｖｂｏ／２＋ΔＶ（ΔＶ＞０）を下限値ＶＬとして設定してもよいし、バッテリ電圧Ｖｂｏ／２よりも若干小さい値Ｖｂｏ／２−ΔＶを下限値ＶＬとして設定してもよい。
【００９８】
こうして最適電圧範囲ＶＲ、すなわち下限値ＶＬが設定されると、バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内にあるか否か（下限値ＶＬ＝Ｖｂｏ／２以上であるか否か）がデューティ比制限部６２にて判定される（ステップＳ３１０）。バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内にある（下限値ＶＬ以上である）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、ステップＳ３０２で算出されたデューティ比Ｄのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ３１２）。そして、デューティ比Ｄを制限していないことを示すために、制限フラグＦをオフに設定して（ステップＳ３１４）、本ルーチンを終了する。
【００９９】
一方、バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内にない（下限値ＶＬより小さい）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内に入る（下限値ＶＬ以上になる）ように、デューティ比Ｄに制限を加えたスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ３１６）。そして、デューティ比Ｄを制限していることを示すために、制限フラグＦをオンに設定して（ステップＳ３１８）、本ルーチンを終了する。なお、以上の処理においても、トランジスタＴ１，Ｔ２へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを決定する毎に、バッテリ２２のＳＯＣを検出してバッテリ起電圧Ｖｂｏを演算する。
【０１００】
以上説明した第３実施例の駆動システムによれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してバッテリ電圧Ｖｂの下限値ＶＬを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、下限値ＶＬが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂに略等しい状態を確保することができ、バッテリ２２から最大出力ＢＰmaxを安定して取り出すことができる。
【０１０１】
第１〜第３実施例の駆動システムでは、電子制御ユニット４０がＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動制御と共に負荷２８の駆動制御を兼ねるものとしたが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動制御と負荷２８の駆動制御とを別々の電子制御ユニットにより行ない、両電子制御ユニット間の情報のやり取りを通信により行なうものとしても構わない。
【０１０２】
第１〜第３実施例の駆動システムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４と負荷２８との間にコンデンサ２６を備えるものとしたが、コンデンサ２６を備えないものとしても構わない。
【０１０３】
また、こうしたＤＣ／ＤＣコンバータの駆動制御や負荷の駆動制御を行なう制御システムとしてコンピュータを機能させるプログラムとする態様や、このプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなどの種々の記憶媒体とする態様なども好適である。こうしたプログラムをコンピュータにインストールすると共にこのプログラムを実行することにより、本発明の効果を奏することができる。
【０１０４】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら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。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施例である駆動システム２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】バッテリ２２のＳＯＣと起電圧Ｖｂｏとの関係を示す図である。
【図３】駆動システム２０の一例を示す図である。
【図４】電子制御ユニット４０の構成を示すブロック図である。
【図５】バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂと温度Ｔｂとの関係を示す図である。
【図６】実施例の駆動システム２０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】バッテリ２２の出力特性の一例を示す図である。
【図８】バッテリ２２の出力特性がＳＯＣに応じて変化する様子を示す図である。
【図９】バッテリ２２の出力特性が内部抵抗Ｒｂに応じて変化する様子を示す図である。
【図１０】電子制御ユニット４０の他の構成を示すブロック図である。
【図１１】変形例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】バッテリ２２の出力特性の一例を示す図である。
【図１３】バッテリ２２の出力特性がＳＯＣに応じて変化する様子を示す図である。
【図１４】電子制御ユニット４０の他の構成を示すブロック図である。
【図１５】変形例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
２０ 駆動システム、２２ バッテリ、２４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６ コンデンサ、２８ 負荷、３０，３４ 電圧センサ、３２ 電流センサ、３６ 温度センサ、４０ 電子制御ユニット、５２ ＳＯＣ推定部、５４ 起電圧演算部、５６ 内部抵抗演算部、５８ デューティ比制限値演算部、６０ デューティ比演算部、６２ デューティ比制限部、６４ 電流制限値演算部、６６ 電圧制限値演算部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換装置の制御装置及び制御方法に関し、特に、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧変換装置を備えた駆動システムとして、駆動システムの電力源としてのバッテリと、バッテリからの入力電圧をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータからの出力を多相交流電力に変換するインバータ回路およびインバータ回路からの多相交流電力を受けて回転駆動するモータからなる負荷と、ＤＣ／ＤＣコンバータと負荷との間に配置されインバータ回路の正負極母線間に接続されたコンデンサと、を備えるものが提案されている（例えば下記特許文献１）。このシステムでは、バッテリからの入力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータによりＤＣ／ＤＣ変換してコンデンサに蓄電すると共に蓄電されたコンデンサを直流電源とみなして負荷を駆動している。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチング素子へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比の調整により、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比を制御することができる。
【０００３】
その他にも、下記特許文献２の電圧変換装置の制御装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１２９０４号公報
【特許文献２】国際公開第０３／６１１０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうしたシステムでは、例えば以下に説明する理由により、スイッチング制御信号のデューティ比を制限することで、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比を制限する制御を行う必要が出てくる。バッテリは、一般的には、負荷要求出力に相当する電力を供給可能に設計されているが、バッテリの状態によっては、例えば、気温低下によりバッテリの内部抵抗が上昇したときには、負荷要求出力に応じた電力をバッテリから出力させることができない場合も考えられる。この場合に、単純に負荷要求出力に相当する電力が負荷に供給されるようにＤＣ／ＤＣコンバータを駆動制御しようとすると、バッテリの内部抵抗により消費される電力が大きくなり、却って負荷に供給する電力を低下させる場合もある。そこで、負荷への供給電力の低下を抑えるために、スイッチング制御信号のデューティ比を制限する必要が出てくる。
【０００６】
特許文献２の電圧変換装置の制御装置は、バッテリの起電圧（定数として設定）とＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧とに基づきバッテリの出力が最大となるときのデューティ比を最適デューティ範囲の下限値として設定し、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比が最適デューティ範囲内となるようにデューティ比に制限を加えている。特許文献２の電圧変換装置の制御装置は、このデューティ比の制限により、負荷への供給電力の低下を抑えている。
【０００７】
ただし、特許文献２においては、バッテリの起電圧を定数として設定している。そのため、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）の変化に対して起電圧が変化する場合は、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）の変動に対して最適デューティ範囲の下限値が変動してしまう。したがって、特許文献２においては、ＤＣ／ＤＣコンバータの電圧変換比を制限する制御を最適に行うことが困難であるという問題点がある。
【０００８】
本発明は、電圧変換装置の電圧変換比を制限する制御をより適切に行うことができる電圧変換装置の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置及び制御方法は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【００１０】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、を有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを要旨とする。
【００１１】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における下限値を変更し、前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記下限値以上になるように、該デューティ比を制限するものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記下限値を増大させるものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記電圧変換装置は、スイッチング制御信号のデューティ比の減少に対して電圧変換比が増大する装置であり、前記下限値は、前記蓄電器の出力特性における最大出力に対応するデューティ比に略等しいものとすることもできる。
【００１２】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更し、前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記上限値以下になるように、該デューティ比を制限するものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記上限値を増大させるものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、蓄電器の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段をさらに有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更するものとすることもできる。この本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の増大に対して前記許容範囲における上限値を増大させるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、を有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを要旨とする。
【００１４】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、蓄電器の電流を検出する電流検出手段と、蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、を有し、前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを要旨とする。
【００１５】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御装置は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、蓄電器の電圧を検出する電圧検出手段と、蓄電器の電圧が許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更する許容範囲設定手段と、を有することを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る電圧変換装置の制御装置において、前記電圧変換装置は、一端が蓄電器の一端に接続されたリアクトルと、リアクトルの他端と出力端との間に配置された第１スイッチング素子と、リアクトルの他端と蓄電器の他端との間に配置された第２スイッチング素子と、を含み、スイッチング制御信号のデューティ比は、第１スイッチング素子の導通期間をＴ１ｏｎとし第２スイッチング素子の導通期間をＴ２ｏｎとすると、Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ）により表されるものとすることもできる。
【００１７】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含み、前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを要旨とする。
【００１８】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含み、前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを要旨とする。
【００１９】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の電流を検出する電流検出ステップと、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含み、前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを要旨とする。
【００２０】
また、本発明に係る電圧変換装置の制御方法は、充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、蓄電器の電圧を検出する電圧検出ステップと、蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、蓄電器の充電状態の変化に対して蓄電器の電圧の許容範囲を変更する許容範囲設定ステップと、蓄電器の電圧が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、を含むことを要旨とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比を制限することで電圧変換装置の電圧変換比を制限する制御を、蓄電器の充電状態に応じてより適切に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である電圧変換装置の制御装置を備えた駆動システム２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動システム２０は、図示するように、充放電可能な蓄電器としてのバッテリ２２と、バッテリ２２の入力電圧をＤＣ／ＤＣ変換して出力する電圧変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４からの出力電力を蓄電可能なコンデンサ２６と、コンデンサ２６の蓄電電力を用いて駆動可能な負荷２８と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０とを備える。
【００２３】
バッテリ２２は、例えば、鉛系やリチウム（Ｌｉ）イオン系の二次電池として構成されている。ここでのバッテリ２２は、例えば図２に示すように、ＳＯＣ（充電状態）の変化に対して起電圧Ｖｂｏが変化する特性を有する。より具体的には、ＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して起電圧Ｖｂｏが増大する特性である。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、負荷２８の正側ラインと負側ラインに対してソース側とシンク側となるように直列接続された２個のトランジスタＴ１，Ｔ２と、このトランジスタＴ１，Ｔ２に各々逆並列接続された２個のダイオードＤ１，Ｄ２と、一端がバッテリ２２の一端に接続されるとともに他端がトランジスタＴ１，Ｔ２の接続点に接続されたリアクトルＬとを備える。トランジスタＴ１はリアクトルＬの他端と出力端との間に配置されており、トランジスタＴ２はリアクトルＬの他端とバッテリ２２の他端との間に配置されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ２４では、トランジスタＴ２をオンすると、バッテリ２２とリアクトルＬとトランジスタＴ２とを結ぶ短絡回路が形成されバッテリ２２から流れる直流電流に応じてリアクトルＬにエネルギが蓄積される。この状態でトランジスタＴ２をオンからオフすると、リアクトルＬに蓄積されたエネルギは、ダイオードＤ１を介してコンデンサ２６に蓄えられる。この際、コンデンサ２６の電圧はバッテリ２２の供給電圧よりも高くできる。一方、このＤＣ／ＤＣコンバータ２４でコンデンサ２６の電荷を用いてバッテリ２２を充電することもできる。したがって、このＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、昇降圧チョッパ回路を構成し、トランジスタＴ１，Ｔ２をオンオフするスイッチング動作によりコンデンサ２６を充電したり、コンデンサ２６に蓄えられた電荷を用いてバッテリ２２を充電したりすることができる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４が備えるリアクトルとしては、コイルを用いることができる。
【００２５】
負荷２８は、例えば、図３に示すように、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載されるインバータおよび電動機からなる構成やインバータおよび発電機からなる構成（図３（ａ）参照）、二つのインバータを並列に接続して各インバータに各々電動機と発電機とを接続した構成（図３（ｂ）参照）などが該当する他、これら電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される電動機や発電機に限られず、バッテリ２２からの電力を用いて駆動する電気機器などであってもよい。
【００２６】
電子制御ユニット４０は、図１に示すように、ＣＰＵ４２を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ４４と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ４６と、入出力ポート（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット４０には、バッテリ２２に取り付けられた電圧センサ３０からのバッテリ（端子間）電圧Ｖｂ、バッテリ２２とＤＣ／ＤＣコンバータ２４との間を接続する電力ラインに取り付けられた電流センサ３２からのバッテリ電流Ｉｂ、コンデンサ２６に取り付けられた電圧センサ３４からのコンデンサ電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の出力電圧）Ｖｃ、バッテリ２２に取り付けられた温度センサ３６からのバッテリ温度Ｔｂ、及び負荷２８の駆動に関する指令値などが入力ポートを介して入力されている。一方、電子制御ユニット４０からは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号や、負荷２８への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ここで、電子制御ユニット４０は、トランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号のデューティ比Ｄの調整により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の電圧変換比を制御することができる。本実施例では、上側のトランジスタＴ１の導通期間（Ｔ１ｏｎ）と下側のトランジスタＴ２の導通期間（Ｔ２ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄは、Ｄ＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ）により表され、このデューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））の減少に対してＤＣ／ＤＣコンバータ２４の電圧変換比（＝Ｖｃ／Ｖｂ）が増大する。
【００２７】
電子制御ユニット４０は、例えば図４に示す機能ブロック図により構成することができる。電子制御ユニット４０は、以下に説明するＳＯＣ推定部５２、起電圧演算部５４、内部抵抗演算部５６、デューティ比制限値演算部５８、デューティ比演算部６０、及びデューティ比制限部６２を備える。
【００２８】
ＳＯＣ推定部５２は、バッテリ２２のＳＯＣ（充電状態）を推定して起電圧演算部５４へ出力する。ここで、バッテリ２２のＳＯＣは、例えばバッテリ電流Ｉｂとバッテリ電圧Ｖｂの特性から求めることができる。そこで、ＳＯＣ推定部５２は、入力されたバッテリ電流Ｉｂとバッテリ電圧Ｖｂに基づいてＳＯＣを検出することができる。
【００２９】
起電圧演算部５４は、バッテリ２２の起電圧Ｖｂｏを演算してデューティ比制限値演算部５８へ出力する。本実施例では、バッテリ２２のＳＯＣと起電圧Ｖｂｏは、例えば図２に示すような対応関係にある。そこで、起電圧演算部５４は、入力されたバッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏを検出することができる。
【００３０】
内部抵抗演算部５６は、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂを演算してデューティ比制限値演算部５８へ出力する。ここで、バッテリ２２の温度Ｔｂと内部抵抗Ｒｂは、例えば図５に示すような対応関係にある。そこで、内部抵抗演算部５６は、入力されたバッテリ２２の温度Ｔｂからバッテリ２２の内部抵抗Ｒｂを検出することができる。
【００３１】
デューティ比制限値演算部５８は、入力されたバッテリ起電圧Ｖｂｏ、バッテリ内部抵抗Ｒｂ及びコンデンサ電圧Ｖｃに基づいて、スイッチング制御信号のデューティ比Ｄの下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。ここでの下限値ＤＬは、バッテリ起電圧Ｖｂｏとコンデンサ電圧Ｖｃとに基づいて演算され、上限値ＤＨは、バッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ内部抵抗Ｒｂとコンデンサ電圧Ｖｃとに基づいて演算される。この下限値ＤＬ及び上限値ＤＨにより、デューティ比Ｄの許容範囲（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）が設定される。なお、デューティ比Ｄの下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを演算する処理の詳細については後述する。
【００３２】
デューティ比演算部６０は、入力されたバッテリ電圧Ｖｂに基づいてトランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。なお、デューティ比Ｄを演算する処理の詳細については後述する。
【００３３】
デューティ比制限部６２は、デューティ比演算部６０にて演算されたスイッチング制御信号のデューティ比Ｄがデューティ比制限値演算部５８にて設定された許容範囲内（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）に入るように、デューティ比Ｄを制限する。より詳細には、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが許容範囲内（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）である場合は、デューティ比Ｄのスイッチング制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。一方、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが下限値ＤＬより小さい場合は、デューティ比ＤＬのスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。また、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが上限値ＤＨより大きい場合は、デューティ比ＤＨのスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。
【００３４】
こうして構成された実施例の駆動システム２０の動作、特に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動制御に関する動作について説明する。図６は、実施例の駆動システム２０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、コンデンサ電圧Ｖｃ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、及びバッテリ温度Ｔｂを読み込む（ステップＳ１００）。ここで、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊は、負荷２８の駆動に関する指令値としての要求出力Ｐに基づいて設定、即ち負荷２８を要求出力Ｐで駆動するために必要なコンデンサ２６の電圧値として設定されるものである。
【００３６】
こうしてバッテリ２２の状態に関する情報を読み込むと、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより次式（１）を用いて、上側のトランジスタＴ１のオン期間（Ｔ１ｏｎ）と下側のトランジスタＴ２のオン期間（Ｔ２ｏｎ）との割合であるデューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））がデューティ比演算部６０にて算出される（ステップＳ１０２）。ここで、αは、デューティ比Ｄの補正項である。
【００３７】
Ｄ＝Ｖｂ／Ｖｃ＊＋α ・・・（１）
【００３８】
次に、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂに基づいてバッテリ２２のＳＯＣがＳＯＣ推定部５２にて演算され（ステップＳ１０４）、バッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏが起電圧演算部５４にて演算される（ステップＳ１０６）。そして、読み込んだバッテリ温度Ｔｂからバッテリ内部抵抗Ｒｂが内部抵抗演算部５６にて演算される（ステップＳ１０８）。
【００３９】
続いて、コンデンサ電圧Ｖｃとバッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ内部抵抗Ｒｂとに基づいて、最適デューティ範囲ＤＲを設定する処理がデューティ比制限値演算部５８にて行われる（ステップＳ１１０）。ここで、最適デューティ範囲ＤＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動によりバッテリ２２から取り出すことのできる出力範囲に対応するデューティ比Ｄの範囲である。以下、最適デューティ範囲ＤＲについて更に詳細に説明する。
【００４０】
いま、駆動システム２０を負荷２８側からみたときの出力ＢＰは、デューティ比Ｄとコンデンサ電圧Ｖｃとバッテリ電流Ｉｂとにより、次式（２）により示すことができる。
【００４１】
ＢＰ＝Ｖｃ×Ｉｂ×Ｄ ・・・（２）
【００４２】
ここで、バッテリ電流Ｉｂは、次式（３）で示すことができる。
【００４３】
Ｉｂ＝（Ｖｂｏ−Ｄ×Ｖｃ）／Ｒｂ ・・・（３）
【００４４】
式（３）を式（２）に代入すると、次式（４）を得る。
【００４５】
ＢＰ＝−Ｖｃ2／Ｒｂ×（Ｄ−Ｖｂｏ／２Ｖｃ）2＋Ｖｂｏ2／４Ｒｂ ・・・（４）
【００４６】
式（４）は、トランジスタＴ１，Ｔ２のデューティ比Ｄに対するバッテリ２２の出力ＢＰの関係を表すバッテリ２２の出力特性として図７のように示すことができる。図７に示すように、バッテリ２２から最大出力Ｖｂｏ2／４Ｒｂを取り出すためには、デューティ比Ｄが値Ｖｂｏ／２ＶｃとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すればよく、仮にデューティ比Ｄが値Ｖｂｏ／２Ｖｃを下回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すると、却ってバッテリ２２から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、最適デューティ範囲ＤＲにおける下限値ＤＬを値Ｖｂｏ／２Ｖｃに設定することで、バッテリ２２の最大出力ＢＰmaxを確保でき、負荷２８を安定して駆動することができる。なお、出力ＢＰは、バッテリ２２の放電時を正とし、バッテリ２２の充電時を負としている。
【００４７】
本実施例では、図８に示すように、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても下限値ＤＬが最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて下限値ＤＬ（＝Ｖｂｏ／２Ｖｃ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して下限値ＤＬ（＝Ｖｂｏ／２Ｖｃ）を増大させる。
【００４８】
なお、最適デューティ範囲ＤＲにおける下限値ＤＬとしては、必ずしもバッテリ２２の出力特性における最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｖｂｏ／２Ｖｃに設定する必要はない。例えば、最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｖｂｏ／２Ｖｃよりも若干大きい値Ｖｂｏ／２Ｖｃ＋ΔＤ（ΔＤ＞０）を下限値ＤＬとして設定してもよいし、デューティ比Ｖｂｏ／２Ｖｃよりも若干小さい値Ｖｂｏ／２Ｖｃ−ΔＤを下限値ＤＬとして設定してもよい。
【００４９】
また、バッテリ２２の充電時（回生時、出力ＢＰが負の場合）を考えると、バッテリ２２への入力電力が過大とならないように、デューティ比Ｄを制限することが好ましい。ここで、バッテリ出力ＢＰの充電側の制限値をＰｂｌｉｍ（負の定数）とすると、バッテリ出力ＢＰがＰｂｌｉｍであるときのデューティ比Ｄは、前述の式（４）から次式（５）で示すことができる。
【００５０】
Ｄ＝（Ｖｂｏ＋（Ｖｂｏ2−４Ｒｂ×Ｐｂｌｉｍ）0.5）／２Ｖｃ ・・・（５）
【００５１】
したがって、バッテリ出力ＢＰが制限値Ｐｂｌｉｍを下回らない（バッテリ２２への入力電力が過大とならない）ためには、最適デューティ範囲ＤＲにおける上限値ＤＨを値（Ｖｂｏ＋（Ｖｂｏ2−４Ｒｂ×Ｐｂｌｉｍ）0.5）／２Ｖｃに設定することが好ましい。
【００５２】
本実施例では、図８に示すように、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて上限値ＤＨ（＝（Ｖｂｏ＋（Ｖｂｏ2−４Ｒｂ×Ｐｂｌｉｍ）0.5）／２Ｖｃ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して上限値ＤＨを増大させる。
【００５３】
さらに、本実施例では、図９に示すように、バッテリ内部抵抗Ｒｂの増大（バッテリ温度Ｔｂの低下）に対して出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ内部抵抗Ｒｂ（バッテリ温度Ｔｂ）が変化しても上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ内部抵抗Ｒｂ（バッテリ温度Ｔｂ）に応じて上限値ＤＨを変化させる。より詳細には、バッテリ内部抵抗Ｒｂの増大（バッテリ温度Ｔｂの低下）に対して上限値ＤＨを増大させる。
【００５４】
こうして最適デューティ範囲ＤＲ、すなわち下限値ＤＬ及び上限値ＤＨが設定されると、ステップＳ１０２で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあるか否か（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下であるか否か）がデューティ比制限部６２にて判定される（ステップＳ１１２）。ステップＳ１０２で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にあると判定されたときには、デューティ比制限部６２は、このデューティ比Ｄのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ１１４）。そして、デューティ比Ｄを制限していないことを示すために、制限フラグＦをオフに設定して（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了する。
【００５５】
一方、ステップＳ１０２で算出されたデューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲの範囲内にないと判定されたときには、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄを最適デューティ範囲ＤＲの範囲内となるように制限を加えてＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ１１８）。すなわち、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが下限値ＤＬより小さい場合は、デューティ比ＤＬのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する。一方、デューティ比制限部６２は、デューティ比Ｄが上限値ＤＨより大きい場合は、デューティ比ＤＨのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する。そして、デューティ比Ｄを制限していることを示すために、制限フラグＦをオンに設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。なお、以上の処理においては、トランジスタＴ１，Ｔ２へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを決定する毎に、バッテリ２２のＳＯＣを検出してバッテリ起電圧Ｖｂｏを演算する。
【００５６】
以上説明した実施例の駆動システム２０によれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してデューティ比Ｄの下限値ＤＬを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、下限値ＤＬが最大出力ＢＰmaxに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができ、バッテリ２２から最大出力ＢＰmaxを安定して取り出すことができる。したがって、負荷２８に要求される出力Ｐに相当する電力をバッテリ２２から取り出すことができない場合でも、コンデンサ２６の電圧低下をより適切に抑制できるとともに負荷２８を安定して駆動させることができる。
【００５７】
そして、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してデューティ比Ｄの上限値ＤＨを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができる。さらに、バッテリ内部抵抗Ｒｂの変化に対してデューティ比Ｄの上限値ＤＨを変化させるから、バッテリ内部抵抗Ｒｂが変化しても、上限値ＤＨが出力Ｐｂｌｉｍに対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができる。したがって、バッテリ２２のＳＯＣや内部抵抗Ｒｂが変化しても、バッテリ２２への入力電力をより適切に制限することができる。
【００５８】
以上のことから、実施例の駆動システム２０によれば、トランジスタＴ１，Ｔ２へのスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制限することでＤＣ／ＤＣコンバータ２４の電圧変換比（昇圧比）を制限する制御を、バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）に応じてより適切に行うことができる。
【００５９】
なお、図６のＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンにおけるステップＳ１１０で設定される最適デューティ範囲ＤＲ（下限値ＤＬ及び上限値ＤＨ）については、以下に説明する処理によっても設定することができる。
【００６０】
まずＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２の電流容量、及びバッテリ２２の電流容量の少なくとも一方に基づいて最大許容電流Ｉｂmaxを決定し、この最大許容電流Ｉｂｍａｘを例えば電子制御ユニット４０内のＲＯＭ４４などに予め記憶しておく。すなわち、トランジスタＴ１、Ｔ２に流せる電流容量またはバッテリ２２に流せる電流容量のいずれか一方を選択するか、または両者の内大きい方を採用することで最大許容電流Ｉｂmaxを決定する。なお、このＲＯＭ４４は、不揮発性メモリであればよく、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭや、フラッシュメモリを採用することも好適である。
【００６１】
そして、図６のＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンのステップＳ１１０では、最大許容電流Ｉｂmax、バッテリ内部抵抗Ｒｂ、バッテリ起電圧Ｖｂｏ、及びコンデンサ電圧Ｖｃに基づいて、最適デューティ範囲ＤＲ（下限値ＤＬ及び上限値ＤＨ）を設定する処理がデューティ比制限値演算部５８にて行われる。
【００６２】
上述の式（３）に示すように、バッテリ電流Ｉｂは、Ｉｂ＝（Ｖｂｏ−Ｄ×Ｖｃ）／Ｒｂで表される。したがって、デューティ比Ｄは、Ｄ＝（Ｖｂｏ−Ｒｂ×Ｉｂ）／Ｖｃである。そこで、デューティ比制限値演算部５８は、バッテリ電流Ｉｂが−Ｉｂmax以上かつＩｂmax以下となるように、最適デューティ範囲ＤＲにおける下限値ＤＬを（Ｖｂｏ−Ｒｂ×Ｉｂmax）／Ｖｃに設定し、最適デューティ範囲ＤＲにおける上限値ＤＨを（Ｖｂｏ−Ｒｂ×（−Ｉｂmax））／Ｖｃに設定する（ステップＳ１１０）。ここで、Ｉｂmaxの符号は、バッテリ２２から放電する方向を正、充電する方向を負としている。
【００６３】
本実施例では、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して電流Ｉｂmax，−Ｉｂmaxに対応するデューティ比Ｄが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても、下限値ＤＬ及び上限値ＤＨが電流Ｉｂmax，−Ｉｂmaxにそれぞれ対応するデューティ比Ｄに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて下限値ＤＬ（＝（Ｖｂｏ−Ｒｂ×Ｉｂmax）／Ｖｃ）及び上限値ＤＨ（＝（Ｖｂｏ−Ｒｂ×（−Ｉｂmax））／Ｖｃ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを増大させる。そして、ステップＳ１１２以降の処理によって、デューティ比Ｄが最適デューティ範囲ＤＲ内（下限値ＤＬ以上かつ上限値ＤＨ以下）に入るように制限されることで、バッテリ電流ＩｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２の最大許容電流またはバッテリ２２の最大許容電流を超えないように制限される。
【００６４】
この実施例によれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してデューティ比Ｄの下限値ＤＬ及び上限値ＤＨを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、下限値ＤＬ及び上限値ＤＨが電流Ｉｂmax，−Ｉｂmaxにそれぞれ対応するデューティ比Ｄに略等しい状態を確保することができる。したがって、バッテリ電流ＩｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２の最大許容電流やバッテリ２２の最大許容電流を超えないように制限する制御を、バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）に応じてより適切に行うことができる。
【００６５】
次に、第２実施例の駆動システムについて説明する。第２実施例の駆動システムは、第１実施例の駆動システム２０と同一のハード構成をしている。そして、電子制御ユニット４０は、例えば図１０に示す機能ブロック図により構成することができる。図１０に示す機能ブロック図においては、図４に示す機能ブロック図と比較して、デューティ比制限値演算部５８の代わりに以下に説明する電流制限値演算部６４が設けられている。
【００６６】
電流制限値演算部６４は、入力されたバッテリ起電圧Ｖｂｏ及びバッテリ内部抵抗Ｒｂに基づいて、バッテリ電流Ｉｂの上限値ＩＨを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。この上限値ＩＨにより、バッテリ電流Ｉｂの許容範囲が設定される。なお、バッテリ電流Ｉｂの上限値ＩＨを演算する処理の詳細については後述する。
【００６７】
デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが電流制限値演算部６４にて設定された許容範囲内（上限値ＩＨ以下）に入るように、デューティ比演算部６０にて演算されたスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制限する。より詳細には、デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが許容範囲内（上限値ＩＨ以下）である場合は、デューティ比Ｄのスイッチング制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。一方、デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが上限値ＩＨより大きい場合は、バッテリ電流Ｉｂが上限値ＩＨ以下となるようにデューティ比Ｄを制限したスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。
【００６８】
図１１は、第２実施例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００６９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、及びバッテリ温度Ｔｂを読み込む（ステップＳ２００）。そして、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより前述の式（１）を用いて、デューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））がデューティ比演算部６０にて算出される（ステップＳ２０２）。
【００７０】
次に、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂに基づいてバッテリ２２のＳＯＣがＳＯＣ推定部５２にて演算され（ステップＳ２０４）、バッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏが起電圧演算部５４にて演算される（ステップＳ２０６）。そして、読み込んだバッテリ温度Ｔｂからバッテリ内部抵抗Ｒｂが内部抵抗演算部５６にて演算される（ステップＳ２０８）。
【００７１】
続いて、バッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ内部抵抗Ｒｂとに基づいて、最適電流範囲ＩＲを設定する処理が電流制限値演算部６４にて行われる（ステップＳ２１０）。ここで、最適電流範囲ＩＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動によりバッテリ２２から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電流Ｉｂの範囲であり、例えば、バッテリ２２から取り出すことのできる最大出力ＢＰmaxに対応する電流値を上限値ＩＨとした範囲である。以下、最適電流範囲ＩＲについて更に詳細に説明する。
【００７２】
バッテリ２２から取り出すことのできる出力ＢＰは、バッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂとから次式（６）で示すことができる。
【００７３】
ＢＰ＝Ｖｂ×Ｉｂ ・・・（６）
【００７４】
また、バッテリ電圧Ｖｂは、その内部抵抗Ｒｂと起電圧Ｖｂｏとから、次式（７）で示すことができる。
【００７５】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ ・・・（７）
【００７６】
式（６）に式（７）を代入すると、次式（８）を得る。
【００７７】
ＢＰ＝（Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ）×Ｉｂ
＝−Ｒｂ×（Ｉｂ−Ｖｂｏ／２Ｒｂ）2＋Ｖｂｏ2／４Ｒｂ ・・・（８）
【００７８】
式（８）は、バッテリ電流Ｉｂに対するバッテリ２２の出力ＢＰの関係を表すバッテリ２２の出力特性として図１２のように示すことができる。図１２に示すように、バッテリ２２から最大出力Ｖｂｏ2／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂｏ／２ＲｂとなるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電流Ｉｂが値Ｖｂｏ／２Ｒｂを超えるように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すると、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂで消費される電力が大きくなり却ってバッテリ２２から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、最適電流範囲ＩＲにおける上限値ＩＨを値Ｖｂｏ／２Ｒｂに設定することで、バッテリ２２の最大出力ＢＰmaxを確保でき、負荷２８を安定して駆動することができる。
【００７９】
本実施例では、図１３に示すように、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｉｂが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても上限値ＩＨが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｉｂに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて上限値ＩＨ（＝Ｖｂｏ／２Ｒｂ）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して上限値ＩＨ（＝Ｖｂｏ／２Ｒｂ）を増大させる。
【００８０】
なお、最適電流範囲ＩＲにおける上限値ＩＨとしては、必ずしもバッテリ２２の出力特性における最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｖｂｏ／２Ｒｂに設定する必要はない。例えば、最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｖｂｏ／２Ｒｂよりも若干大きい値Ｖｂｏ／２Ｒｂ＋ΔＩ（ΔＩ＞０）を上限値ＩＨとして設定してもよいし、バッテリ電流Ｖｂｏ／２Ｒｂよりも若干小さい値Ｖｂｏ／２Ｒｂ−ΔＩを上限値ＩＨとして設定してもよい。
【００８１】
こうして最適電流範囲ＩＲ、すなわち上限値ＩＨが設定されると、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内にあるか否か（上限値ＩＨ以下であるか否か）がデューティ比制限部６２にて判定される（ステップＳ２１２）。バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内にある（上限値ＩＨ以下である）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、ステップＳ２０２で算出されたデューティ比Ｄのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ２１４）。そして、デューティ比Ｄを制限していないことを示すために、制限フラグＦをオフに設定して（ステップＳ２１６）、本ルーチンを終了する。
【００８２】
一方、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内にない（上限値ＩＨより大きい）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、バッテリ電流Ｉｂが最適電流範囲ＩＲの範囲内に入る（上限値ＩＨ以下になる）ように、デューティ比Ｄに制限を加えたスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ２１８）。そして、デューティ比Ｄを制限していることを示すために、制限フラグＦをオンに設定して（ステップＳ２２０）、本ルーチンを終了する。なお、以上の処理においても、トランジスタＴ１，Ｔ２へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを決定する毎に、バッテリ２２のＳＯＣを検出してバッテリ起電圧Ｖｂｏを演算する。
【００８３】
以上説明した第２実施例の駆動システムによれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してバッテリ電流Ｉｂの上限値ＩＨを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、上限値ＩＨが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電流Ｉｂに略等しい状態を確保することができ、バッテリ２２から最大出力ＢＰmaxを安定して取り出すことができる。
【００８４】
次に、第３実施例の駆動システムについて説明する。第３実施例の駆動システムは、第１実施例の駆動システム２０と同一のハード構成をしている。そして、電子制御ユニット４０は、例えば図１４に示す機能ブロック図により構成することができる。図１４に示す機能ブロック図においては、図１０に示す機能ブロック図と比較して、内部抵抗演算部５６が省略されており、電流制限値演算部６４の代わりに以下に説明する電圧制限値演算部６６が設けられている。
【００８５】
電圧制限値演算部６６は、入力されたバッテリ起電圧Ｖｂｏに基づいて、バッテリ電圧Ｖｂの下限値ＶＬを演算してデューティ比制限部６２へ出力する。この下限値ＶＬにより、バッテリ電圧Ｖｂの許容範囲が設定される。なお、バッテリ電圧Ｖｂの下限値ＶＬを演算する処理の詳細については後述する。
【００８６】
デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが電圧制限値演算部６６にて設定された許容範囲内（下限値ＶＬ以上）に入るように、デューティ比演算部６０にて演算されたスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを制限する。より詳細には、デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが許容範囲内（下限値ＶＬ以上）である場合は、デューティ比Ｄのスイッチング制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ２４のトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。一方、デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが下限値ＶＬより小さい場合は、バッテリ電圧Ｖｂが下限値ＶＬ以上となるようにデューティ比Ｄを制限したスイッチング制御信号をトランジスタＴ１，Ｔ２へ出力する。
【００８７】
図１５は、第３実施例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、０．２ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００８８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊、バッテリ電圧Ｖｂ、及びバッテリ電流Ｉｂを読み込む（ステップＳ３００）。そして、コンデンサ目標電圧Ｖｃ＊とバッテリ電圧Ｖｂとにより前述の式（１）を用いて、デューティ比Ｄ（＝Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ））がデューティ比演算部６０にて算出される（ステップＳ３０２）。
【００８９】
次に、読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとバッテリ電流Ｉｂに基づいてバッテリ２２のＳＯＣがＳＯＣ推定部５２にて演算され（ステップＳ３０４）、バッテリ２２のＳＯＣからバッテリ起電圧Ｖｂｏが起電圧演算部５４にて演算される（ステップＳ３０６）。
【００９０】
続いて、バッテリ起電圧Ｖｂｏから最適電圧範囲ＶＲを設定する処理が電圧制限値演算部６６にて行われる（ステップＳ３０８）。ここで、最適電圧範囲ＶＲは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動によりバッテリ２２から取り出すことのできる出力範囲に対応するバッテリ電圧Ｖｂの範囲であり、例えば、バッテリ２２から取り出すことのできる最大出力ＢＰmaxに対応する電圧値を下限値ＶＬとした範囲である。以下、最適電圧範囲ＶＲについて更に詳細に説明する。
【００９１】
バッテリ電圧Ｖｂは、バッテリ起電圧Ｖｂｏとバッテリ電流Ｉｂと内部抵抗Ｒｂとに基づいて、次式（９）により算出することができる。
【００９２】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ−Ｉｂ×Ｒｂ ・・・（９）
【００９３】
一方、バッテリから最大出力ＢＰmaxを取り出すときのバッテリ電流Ｉｂは、第２実施例の駆動システムで説明したように値Ｖｂｏ／２Ｒｂであるから、このときのバッテリ電圧Ｖｂは、次式（１０）で示される。
【００９４】
Ｖｂ＝Ｖｂｏ／２ ・・・（１０）
【００９５】
したがって、バッテリ２２から最大出力Ｖｂｏ2／４Ｒｂを取り出すためには、バッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２となるようにＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すればよく、仮にバッテリ電圧Ｖｂが値Ｖｂｏ／２を下回るように（昇圧率を上昇させる方向に）ＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御すると、バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂで消費される電力が大きくなり却ってバッテリ２２から取り出す出力ＢＰが低下してしまうことがわかる。したがって、最適電圧範囲ＶＲにおける下限値ＶＬを値Ｖｂｏ／２に設定することで、バッテリ２２の最大出力ＢＰmaxを確保でき、負荷２８を安定して駆動することができる。
【００９６】
本実施例では、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対してバッテリ起電圧Ｖｂｏが増大して最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂが増大する。そこで、バッテリ２２のＳＯＣが変化しても下限値ＶＬが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂに略等しい状態が保たれるように、バッテリ２２のＳＯＣに応じて下限値ＶＬ（＝Ｖｂｏ／２）を変化させる。より詳細には、バッテリ２２のＳＯＣの増大（満充電状態に近づく変化）に対して下限値ＶＬ（＝Ｖｂｏ／２）を増大させる。
【００９７】
なお、最適電圧範囲ＶＲにおける下限値ＶＬとしては、必ずしもバッテリ２２の出力特性における最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂｏ／２に設定する必要はない。例えば、最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂｏ／２よりも若干大きい値Ｖｂｏ／２＋ΔＶ（ΔＶ＞０）を下限値ＶＬとして設定してもよいし、バッテリ電圧Ｖｂｏ／２よりも若干小さい値Ｖｂｏ／２−ΔＶを下限値ＶＬとして設定してもよい。
【００９８】
こうして最適電圧範囲ＶＲ、すなわち下限値ＶＬが設定されると、バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内にあるか否か（下限値ＶＬ＝Ｖｂｏ／２以上であるか否か）がデューティ比制限部６２にて判定される（ステップＳ３１０）。バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内にある（下限値ＶＬ以上である）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、ステップＳ３０２で算出されたデューティ比Ｄのスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ３１２）。そして、デューティ比Ｄを制限していないことを示すために、制限フラグＦをオフに設定して（ステップＳ３１４）、本ルーチンを終了する。
【００９９】
一方、バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内にない（下限値ＶＬより小さい）と判定されたときには、デューティ比制限部６２は、バッテリ電圧Ｖｂが最適電圧範囲ＶＲの範囲内に入る（下限値ＶＬ以上になる）ように、デューティ比Ｄに制限を加えたスイッチング制御信号によりＤＣ／ＤＣコンバータ２４を駆動制御する（ステップＳ３１６）。そして、デューティ比Ｄを制限していることを示すために、制限フラグＦをオンに設定して（ステップＳ３１８）、本ルーチンを終了する。なお、以上の処理においても、トランジスタＴ１，Ｔ２へ出力するスイッチング制御信号のデューティ比Ｄを決定する毎に、バッテリ２２のＳＯＣを検出してバッテリ起電圧Ｖｂｏを演算する。
【０１００】
以上説明した第３実施例の駆動システムによれば、バッテリ２２のＳＯＣの変化に対してバッテリ電圧Ｖｂの下限値ＶＬを変化させるから、バッテリ２２のＳＯＣが変化してバッテリ起電圧Ｖｂｏが変化しても、下限値ＶＬが最大出力ＢＰmaxに対応するバッテリ電圧Ｖｂに略等しい状態を確保することができ、バッテリ２２から最大出力ＢＰmaxを安定して取り出すことができる。
【０１０１】
第１〜第３実施例の駆動システムでは、電子制御ユニット４０がＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動制御と共に負荷２８の駆動制御を兼ねるものとしたが、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４の駆動制御と負荷２８の駆動制御とを別々の電子制御ユニットにより行ない、両電子制御ユニット間の情報のやり取りを通信により行なうものとしても構わない。
【０１０２】
第１〜第３実施例の駆動システムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４と負荷２８との間にコンデンサ２６を備えるものとしたが、コンデンサ２６を備えないものとしても構わない。
【０１０３】
また、こうしたＤＣ／ＤＣコンバータの駆動制御や負荷の駆動制御を行なう制御システムとしてコンピュータを機能させるプログラムとする態様や、このプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなどの種々の記憶媒体とする態様なども好適である。こうしたプログラムをコンピュータにインストールすると共にこのプログラムを実行することにより、本発明の効果を奏することができる。
【０１０４】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明のこうした実施例に何ら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。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の一実施例である駆動システム２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】バッテリ２２のＳＯＣと起電圧Ｖｂｏとの関係を示す図である。
【図３】駆動システム２０の一例を示す図である。
【図４】電子制御ユニット４０の構成を示すブロック図である。
【図５】バッテリ２２の内部抵抗Ｒｂと温度Ｔｂとの関係を示す図である。
【図６】実施例の駆動システム２０の電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図７】バッテリ２２の出力特性の一例を示す図である。
【図８】バッテリ２２の出力特性がＳＯＣに応じて変化する様子を示す図である。
【図９】バッテリ２２の出力特性が内部抵抗Ｒｂに応じて変化する様子を示す図である。
【図１０】電子制御ユニット４０の他の構成を示すブロック図である。
【図１１】変形例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図１２】バッテリ２２の出力特性の一例を示す図である。
【図１３】バッテリ２２の出力特性がＳＯＣに応じて変化する様子を示す図である。
【図１４】電子制御ユニット４０の他の構成を示すブロック図である。
【図１５】変形例の駆動システムの電子制御ユニット４０により実行されるＤＣ／ＤＣコンバータ駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０６】
２０ 駆動システム、２２ バッテリ、２４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２６ コンデンサ、２８ 負荷、３０，３４ 電圧センサ、３２ 電流センサ、３６ 温度センサ、４０ 電子制御ユニット、５２ ＳＯＣ推定部、５４ 起電圧演算部、５６ 内部抵抗演算部、５８ デューティ比制限値演算部、６０ デューティ比演算部、６２ デューティ比制限部、６４ 電流制限値演算部、６６ 電圧制限値演算部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
を有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における下限値を変更し、
前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記下限値以上になるように、該デューティ比を制限することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記下限値を増大させることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記電圧変換装置は、スイッチング制御信号のデューティ比の減少に対して電圧変換比が増大する装置であり、
前記下限値は、前記蓄電器の出力特性における最大出力に対応するデューティ比に略等しいことを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更し、
前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記上限値以下になるように、該デューティ比を制限することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記上限値を増大させることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段をさらに有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の増大に対して前記許容範囲における上限値を増大させることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項９】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
を有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１０】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の電流を検出する電流検出手段と、
蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
を有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１１】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の電圧を検出する電圧検出手段と、
蓄電器の電圧が許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更する許容範囲設定手段と、
を有することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記電圧変換装置は、一端が蓄電器の一端に接続されたリアクトルと、リアクトルの他端と出力端との間に配置された第１スイッチング素子と、リアクトルの他端と蓄電器の他端との間に配置された第２スイッチング素子と、を含み、
スイッチング制御信号のデューティ比は、第１スイッチング素子の導通期間をＴ１ｏｎとし第２スイッチング素子の導通期間をＴ２ｏｎとすると、Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ）により表されることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１３】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含み、
前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【請求項１４】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含み、
前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【請求項１５】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の電流を検出する電流検出ステップと、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、
蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含み、
前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【請求項１６】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の電圧を検出する電圧検出ステップと、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
蓄電器の充電状態の変化に対して蓄電器の電圧の許容範囲を変更する許容範囲設定ステップと、
蓄電器の電圧が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含むことを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【請求項１】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
を有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における下限値を変更し、
前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記下限値以上になるように、該デューティ比を制限することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記下限値を増大させることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記電圧変換装置は、スイッチング制御信号のデューティ比の減少に対して電圧変換比が増大する装置であり、
前記下限値は、前記蓄電器の出力特性における最大出力に対応するデューティ比に略等しいことを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更し、
前記デューティ比制限手段は、スイッチング制御信号のデューティ比が前記上限値以下になるように、該デューティ比を制限することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態が満充電状態に近づく変化に対して前記上限値を増大させることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の内部抵抗を取得する内部抵抗取得手段をさらに有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の変化に対して前記許容範囲における上限値を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の内部抵抗の増大に対して前記許容範囲における上限値を増大させることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項９】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
を有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１０】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の電流を検出する電流検出手段と、
蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
を有し、
前記許容範囲設定手段は、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１１】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御装置であって、
蓄電器の電圧を検出する電圧検出手段と、
蓄電器の電圧が許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限手段と、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得手段と、
蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更する許容範囲設定手段と、
を有することを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１に記載の電圧変換装置の制御装置であって、
前記電圧変換装置は、一端が蓄電器の一端に接続されたリアクトルと、リアクトルの他端と出力端との間に配置された第１スイッチング素子と、リアクトルの他端と蓄電器の他端との間に配置された第２スイッチング素子と、を含み、
スイッチング制御信号のデューティ比は、第１スイッチング素子の導通期間をＴ１ｏｎとし第２スイッチング素子の導通期間をＴ２ｏｎとすると、Ｔ１ｏｎ／（Ｔ１ｏｎ＋Ｔ２ｏｎ）により表されることを特徴とする電圧変換装置の制御装置。
【請求項１３】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
スイッチング制御信号のデューティ比に対する蓄電器の出力特性に基づいて、該デューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含み、
前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【請求項１４】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
蓄電器の電流が所定の設定範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、
スイッチング制御信号のデューティ比が前記許容範囲内に入るように、該デューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含み、
前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【請求項１５】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の電流を検出する電流検出ステップと、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
蓄電器の電流に対する出力特性に基づいて、蓄電器の電流の許容範囲を設定する許容範囲設定ステップと、
蓄電器の電流が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含み、
前記許容範囲設定ステップは、蓄電器の充電状態の変化に対して前記許容範囲を変更するステップであることを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【請求項１６】
充放電可能な蓄電器からの直流電圧をスイッチング素子のスイッチング動作により所望の電圧に変換して出力する電圧変換装置にて用いられ、スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比の調整により電圧変換比の制御が可能な電圧変換装置の制御方法であって、
蓄電器の電圧を検出する電圧検出ステップと、
蓄電器の充電状態を取得する充電状態取得ステップと、
蓄電器の充電状態の変化に対して蓄電器の電圧の許容範囲を変更する許容範囲設定ステップと、
蓄電器の電圧が前記許容範囲内に入るように、スイッチング制御信号のデューティ比を制限するデューティ比制限ステップと、
を含むことを特徴とする電圧変換装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−１１５６３５（Ｐ２００６−１１５６３５Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０１６６２（Ｐ２００４−３０１６６２）
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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