CN104685772B - 电压转换控制装置 - Google Patents
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Abstract
电压转换控制装置(60)控制具备上侧开关元件(Q1)和下侧开关元件(Q2)的电压转换器(10),并具备:算出单元(614,615),算出占空比(D),以使得蓄电装置的输出电流(IL)成为目标值(IL*)且占空比保持在预定的容许范围内;限制缓和单元(616),基于从目标值减去输出电流得到的电流偏差与预定阈值之间的大小关系,缓和容许范围的上限值和下限值中的至少一方;以及控制单元(618),控制上侧开关元件和所述下侧开关元件,以进行与由算出单元算出的占空比相应的开关控制。
Description
技术领域
本发明涉及用于控制电压转换器(例如升压器)的电压转换控制装置这一技术领域,所述电压转换器例如对蓄电装置的输出电压进行转换。
背景技术
已知具备内燃机和旋转电机这两方作为行驶用动力源的混合动力车辆。除了内燃机和旋转电机以外,这样的混合动力车辆还具备蓄电装置(换言之,电源或充电电池)和对该蓄电装置的输出电压进行转换的电压转换器(例如对输出电压进行升压或降压的升压器)。当通过电压转换器对输出电压进行升压时,用相对高的电压驱动旋转电机。因此,实现旋转电机的高输出化、高效率化(也就是说,减少损耗)。
作为电压转换器,大多使用所谓的斩波型升压器(例如参照专利文献1至3)。也就是说,作为电压转换器,大多使用高电位侧的上侧开关元件和低电位侧的下侧开关元件串联连接的电压转换器。
在此,在专利文献1中提出了如下技术:为了使经由电压转换器从蓄电装置输出的电力最大化,设定占空比的下限值,所述占空比表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例(也就是说,将上侧开关元件设为接通的期间/(将上侧开关元件设为接通的期间+将下侧开关元件设为接通的期间))。因此,根据专利文献1所公开的技术,在为了将蓄电装置的输出电压转换成期望电压而算出的占空比低于下限值的情况下,将实际所使用的占空比限制为下限值。另外,在专利文献1中也另外提出了设定占空比的上限值的技术。
除此之外,例如在专利文献2和专利文献3中公开了具备了电压转换器的混合动力车辆的其他一例。具体而言,在专利文献2中,公开了如下混合动力车辆:在使蓄电装置的输出电流从第一指令值变化成第二指令值的情况下,通过使占空比以比从与第一指令值相应的占空比向与第二指令值相应的占空比变化的方式变化得大的方式变化,使蓄电装置的输出电流变化得大。另外,在专利文献3中公开了一种根据SOC(State Of Charge:充电状态)使占空比的下限值变化的混合动力车辆。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3906843号
专利文献2:日本特开2008-172952号公报
专利文献3:日本特开2006-115635号公报
发明内容
发明要解决的问题
在电压转换器与旋转电机之间,配置有用于补偿经由电压转换器从蓄电装置输出的电力与旋转电机要求的电力之间的偏差的平滑电容器。近年来,为了实现这样的平滑电容器的小型化,研究了平滑电容器的电容的降低。为了降低平滑电容器的电容,作为一个应对方法,可考虑使经由电压转换器从蓄电装置输出的电力相对于旋转电机要求的电力的响应延迟降低(也就是说,减小从蓄电装置输出的电力与旋转电机要求的电力之间的偏差)。其原因在于,从蓄电装置输出的电力相对于旋转电机要求的电力的响应延迟越降低,则平滑电容器应补偿的电力(例如,在从蓄电装置放电时平滑电容器应供给的电力和向蓄电装置充电时存储在平滑电容器中的电力)越少。
然而,当如上所述设定电压转换器的占空比的恒定的上限值和恒定的下限值时,在技术上难以使从蓄电装置输出的电力的响应延迟降低。具体而言,通过对占空比设定恒定的上限值和恒定的下限值,会妨碍蓄电装置的输出电流的高响应化。其原因在于,占空比的下限值的设定会导致下侧开关元件的接通状态的维持时间受到限制,所述下侧开关元件的接通状态的维持时间有助于增加蓄电装置的输出电流。同样地,占空比的上限值的设定会导致上侧开关元件的接通状态的维持时间受到限制,所述上侧开关元件的接通状态的维持时间有助于减小蓄电装置的输出电流。其结果,在旋转电机要求的电力与从蓄电装置输出的电力之间,会产生被预测为如果不对占空比设定上限值和下限值就不会发生的程度的大的偏差。这样的情况在正在使蓄电装置的输出电流向目标值变化的过渡期特别显著。
在本发明要解决的问题中能列举出上述问题作为一例。本发明的课题在于提供一种电压转换控制装置,能够实现蓄电装置的输出电流的高响应化。
用于解决问题的手段
<1>
为了解决上述问题,本发明的电压转换控制装置是一种控制电压转换器的控制装置,所述电压转换器能够对蓄电装置的输出电压进行转换且具备串联连接的高电位侧的上侧开关元件和低电位侧的下侧开关元件,所述电压转换控制装置具备:算出单元,算出占空比,以使得所述蓄电装置的输出电流成为目标值且所述占空比保持在预定的容许范围内,所述占空比表示将所述上侧开关元件设为接通的期间的比例;限制缓和单元,基于从所述目标值减去所述输出电流得到的电流偏差与预定阈值之间的大小关系,缓和所述容许范围的上限值和下限值中的至少一方;以及控制单元,控制所述上侧开关元件和所述下侧开关元件,以进行与由所述算出单元算出的占空比相应的开关控制。
根据本发明的电压转换控制装置,控制电压转换器。此外,电压转换器对蓄电装置(换言之,电源或充电电池)的输出电压进行转换。更具体而言,电压转换器对蓄电装置的输出电压进行升压或降压。在本发明中,为了对蓄电装置的输出电压进行转换,电压转换器具备串联连接的上侧开关元件和下侧开关元件。上侧开关元件构成比下侧开关元件构成的电路部分中的电压高的高电位侧的电路部分。另一方面,下侧开关元件构成比上侧开关元件构成的电路部分中的电压低的低电位侧的电路部分。也就是说,电压转换器是所谓的斩波型电压转换器。
为了控制这样的电压转换器,电压转换控制装置具备算出单元、限制缓和单元以及控制单元。
算出单元算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例(也就是说,将上侧开关元件设为接通的期间/(将上侧开关元件设为接通的期间+将下侧开关元件设为接通的期间))的占空比。
此时,算出单元算出占空比,以使得蓄电装置的输出电流成为目标值(也就是说,一致或追随)。此外,例如,也可以根据使电压转换器的输出电压(也就是说,对蓄电装置的输出电压进行转换后的电压)与旋转电机等负载要求的负载电压一致的观点算出输出电流的目标值。或者,例如,也可以根据减小或消除经由电压转换器从蓄电装置输出的电力(也就是说,从电压转换器输出的电压)与旋转电机等负载要求的电力之间的偏差这样的观点来算出输出电流的目标值。其中,也可以根据其他观点来算出输出电流的目标值。
另外,算出单元算出占空比以使得占空比保持在预定的容许范围内。例如,在根据使蓄电装置的输出电流成为目标值这样的观点算出的占空比低于容许范围的下限值的情况下,算出单元使用成为容许范围的下限值以上的任意的占空比,来取代该算出的占空比。或者,例如,在根据使蓄电装置的输出电流成为目标值这样的观点算出的占空比超过容许范围的上限值的情况下,算出单元使用成为容许范围的上限值以下的任意的占空比,来取代该算出的占空比。另一方面,例如,在根据使蓄电装置的输出电流成为目标值这样的观点算出的占空比保持在容许范围内的情况下,算出单元直接使用该算出的占空比。此外,如后面详细说明的那样,也可以根据使经由电压转换器从蓄电装置输出的电力最大化这样的观点来设定占空比的容许范围。其中,占空比的容许范围也可以根据其他观点来算出。
此外,将上侧开关元件设为接通的期间的比例与将下侧开关元件设为接通的期间的比例(也就是说,将下侧开关元件设为接通的期间/(将上侧开关元件设为接通的期间+将下侧开关元件设为接通的期间))之和成为100%。因此,表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比的算出实质上也可以说是表示将下侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比的算出。因此,除了直接算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比以外,或者取代直接算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比,算出单元也可以通过算出表示将下侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比来间接算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比。
限制缓和单元缓和算出单元参照的容许范围(也就是说,占空比的容许范围)的上限值和下限值中的至少一方。也就是说,限制缓和单元缓和算出单元参照的容许范围本身。此外,在此说的“缓和”典型地意味着容许范围的扩大(也就是说,放松限制的动作)。容许范围的缓和典型地通过进一步加大上限值的工作和进一步减小下限值的工作来实现。
特别是,限制缓和单元基于电流偏差与预定阈值之间的大小关系,缓和上限值和下限值中的至少一方。也就是说,在电流偏差与预定阈值之间的大小关系满足了预定条件的情况下,限制缓和单元缓和上限值和下限值中的至少一方。例如,如后面详细说明的那样,优选在输出电流与目标值大大背离(也就是说,电流偏差的绝对值比预定阈值大)的过渡期中,限制缓和单元缓和上限值和下限值中的至少一方。另一方面,优选,在电流偏差与预定阈值之间的大小关系不满足预定条件的情况下,限制缓和单元不缓和上限值和下限值中的至少一方。例如,如后面详细说明的那样,优选,在输出电流与目标值没有大大背离(也就是说,电流偏差的绝对值为预定阈值以下)的稳定期中,限制缓和单元不缓和上限值和下限值中的至少一方。这是由于,上限值和下限值中的至少一方的无限制的缓和有可能导致减弱经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化这样的技术效果。
此外,电流偏差相当于从目标值(也就是说,输出电流的目标值)减去输出电流(也就是说,实际的输出电流)得到的值。其中,从目标值减去输出电流得到的值相对于从输出电流减去目标值得到的值具有绝对值相等且符号不同这样的关系。因此,如果从差分这样的观点来看,从目标值减去输出电流得到的值能够与从输出电流减去目标值得到的值同等地进行处理。因此,限制缓和单元也可以将从目标值减去输出电流得到的值作为电流偏差的一例(所谓的直接地表示电流偏差的值)来处理。或者,限制缓和单元也可以将从输出电流减去目标值得到的值作为电流偏差的另一例子(所谓的间接地表示电流偏差的值)来处理。
在这样通过限制缓和单元缓和了上限值和下限值中的至少一方的情况下,算出单元算出占空比,以使得占空比保持在由经缓和的上限值和下限值中的至少一方规定的容许范围(也就是说,经缓和的容许范围)内。另一方面,在未通过限制缓和单元缓和上限值和下限值中的至少一方的情况下,算出单元算出占空比,以使得占空比保持在由未经缓和的上限值和下限值规定的容许范围(也就是说,默认的容许范围)内。
控制单元控制上侧开关元件和下侧开关元件,以进行与由算出单元算出的占空比相应的开关控制。也就是说,在与由算出单元算出的占空比相应的期间中,控制单元在将上侧开关元件设为接通状态的同时将下侧开关元件设为断开状态,另一方面,在其他期间中,控制单元在将上侧开关元件设为断开状态的同时将下侧开关元件设为接通状态。其结果,蓄电装置的输出电流成为目标值,并且蓄电装置的输出电压被转换成期望电压。其结果,经由电压转换器从蓄电装置输出的电力与旋转电机等负载要求的电力一致。
如以上说明的那样,在本发明中,通过限制缓和单元缓和占空比的容许范围。因此,在本发明中,实现了以下说明的技术效果。
具体而言,例如,在缓和了上限值的情况下,与不缓和上限值的情况相比,算出单元算出的占空比能够变大。由于占空比变大,所以在缓和了上限值的情况下,与不缓和上限值的情况相比,上侧开关元件接通的期间变长。由于上侧开关元件接通的期间变长,所以在缓和了上限值的情况下,与不缓和上限值的情况相比,能够迅速地减小蓄电装置的输出电流。也就是说,在缓和了上限值的情况下,与不缓和上限值的情况相比,缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流小的目标值一致为止所需要的时间。也就是说,在缓和了上限值的情况下,与不缓和上限值的情况相比,实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
同样地,例如,在缓和了下限值的情况下,与不缓和下限值的情况相比,算出单元算出的占空比能够变小。由于占空比变小,所以在缓和了下限值的情况下,与不缓和下限值的情况相比,下侧开关元件接通的期间变长。由于下侧开关元件接通的期间变长,所以在缓和了下限值的情况下,与不缓和下限值的情况相比,能够迅速地增大蓄电装置的输出电流。也就是说,在缓和了下限值的情况下,与不缓和下限值的情况相比,缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流大的目标值一致为止所需要的时间。也就是说,在缓和了下限值的情况下,与不缓和下限值的情况相比,实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
这样的蓄电装置的输出电流的高响应化使旋转电机等负载要求的电力与经由电压转换器从蓄电装置输出的电力之间的偏差降低。旋转电机等负载要求的电力与经由电压转换器从蓄电装置输出的电力之间的偏差降低使配置于电压转换器与负载之间的平滑电容器的电容的降低。因此,因平滑电容器的电容降低,能够进一步减小平滑电容器的尺寸。
除此之外,在本发明中,在电流偏差与预定阈值之间的大小关系满足了预定条件的情况下,选择性地进行占空比的容许范围的缓和。例如,如后面详细说明的那样,在输出电流与目标值大大背离(也就是说,电流偏差的绝对值比预定阈值大)的过渡期中,选择性地进行占空比的容许范围的缓和。一般来说,与输出电流和目标值不大大背离的稳定期相比,过渡期大多是非常短的期间。也就是说,经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化因占空比的容许范围的缓和而有可能减弱的期间在实践上非常短。因此,即使在这样的过渡期缓和了占空比的容许范围,也几乎或完全不会对电压转换器的工作产生大的影响。甚至,在本发明中,与蓄电装置的输出电流、经由电压转换器从蓄电装置输出的电力难以变动得大的稳定期相比,在蓄电装置的输出电流、经由电压转换器从蓄电装置输出的电力容易变动得大的过渡期中,使蓄电装置的输出电流的高响应化(结果,经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的高响应化)比经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化优先。也就是说,在本发明中,在准确地区分了在过渡期应重视的技术效果和在稳定期应重视的技术效果后,用与各个期间相适宜的方式控制电压转换器。因此,能够在适宜地享受通过将占空比保持在容许范围内而实现的“经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化”的同时,也适宜地享受通过缓和占空比的容许范围而实现的“输出电流的高响应化”。
此外,在上述的专利文献1至专利文献3中,均没有暂时或恒久地缓和根据实现经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化这样的观点而算出的容许范围。也就是说,在上述的专利文献1至专利文献3中,终归基于保持在根据实现经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化这样的观点而算出的容许范围内的占空比来控制电压转换器。因此,在过渡期中,在稳定期相对来说难以成为问题的、蓄电装置的输出电流的响应时间的延迟表现得显著。但是,在本发明中,如上所述,能够在适宜地享受在稳定期中通过将占空比保持在容许范围内而实现的经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化的同时,在过渡期中也适宜地享受通过缓和容许范围而实现的输出电流的高响应化,在这一点,可以说与专利文献1至专利文献3所公开的技术相比在实践上非常有用。
<2>
在本发明的电压转换控制装置的另一方式中,所述限制缓和单元在所述电流偏差大于正的第一阈值的情况下,与所述电流偏差成为所述第一阈值以下的情况相比,减小所述下限值。
根据该方式,限制缓和单元能够在电流偏差(=目标值-输出电流)比第一阈值大(也就是说,输出电流与目标值大大背离)的过渡期中缓和下限值。在该情况下,由于输出电流与目标值大大背离,所以为了迅速地增大蓄电装置的输出电流以使得其与比该输出电流大的目标值一致,大多算出更小的占空比(例如,与变小的下限值一致的占空比)。其结果,在缓和了下限值的情况下,与不缓和下限值的情况相比,缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流大的目标值一致为止所需要的时间。因此,如上所述,实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
此外,限制缓和单元也可以通过判定“间接地表示电流偏差的值(=输出电流-目标值)”是否比“-第一阈值”小来间接地判定“直接地表示电流偏差的值(=目标值-输出电流)”是否比“第一阈值”大。在以下说明的同样的工作中也同样如此。
<3>
在本发明的电压转换控制装置的另一方式中,在所述电流偏差大于正的第一阈值的情况下,所述限制缓和单元将所述下限值设定为0%。
根据该方式,限制缓和单元在电流偏差(=目标值-输出电流)比第一阈值大(也就是说,输出电流与目标值大大背离)的过渡期中将下限值设定为0%。在该情况下,由于输出电流与目标值大大背离,所以为了迅速地加大蓄电装置的输出电流以使得其与比该输出电流大的目标值一致,大多算出0%这样的占空比。其结果,上侧开关元件始终成为断开状态且下侧开关元件始终成为接通状态。因此,在该方式中,最大限度缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流大的目标值一致为止所需要的时间。也就是说,能够使蓄电装置的输出电流的响应性提高到由电压转换器、蓄电装置等硬件的规格确定的极限水平。因此,如上所述,实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
<4>
在本发明的电压转换控制装置的另一方式中,所述限制缓和单元在所述电流偏差小于负的第二阈值的情况下,与所述电流偏差成为所述第二阈值以上的情况相比,增大所述上限值。
根据该方式,限制缓和单元能够在电流偏差(=目标值-输出电流)比第二阈值小(也就是说,输出电流与目标值大大背离)的过渡期缓和上限值。在该情况下,由于输出电流与目标值大大背离,所以为了迅速地减小蓄电装置的输出电流以使得其与比该输出电流小的目标值一致,大多算出更大的占空比(例如,与变大的上限值一致的占空比)。其结果,在缓和了上限值的情况下,与不缓和上限值的情况相比,缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流小的目标值一致为止所需要的时间。因此,如上所述,实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
此外,限制缓和单元也可以通过判定“间接地表示电流偏差的值(=输出电流-目标值)”是否比“-第二阈值”大来间接地判定“直接地表示电流偏差的值(=目标值-输出电流)”是否比“第二阈值”小。在以下说明的同样的工作中也同样如此。
<5>
在本发明的电压转换控制装置的另一方式中,在所述电流偏差小于负的第二阈值的情况下,所述限制缓和单元将所述上限值设定为100%。
根据该方式,限制缓和单元能够在电流偏差(=目标值-输出电流)比第二阈值小(也就是说,输出电流与目标值大大背离)的过渡期将上限值设定为100%。在该情况下,由于输出电流与目标值大大背离,所以为了使蓄电装置的输出电流迅速地向比该输出电流小的目标值减小,大多算出100%这样的占空比。其结果,上侧开关元件始终成为接通状态且下侧开关元件始终成为断开状态。因此,在该方式中,最大限度缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流小的目标值一致为止所需要的时间。也就是说,能够使蓄电装置的输出电流的响应性提高到由电压转换器、蓄电装置等硬件的规格确定的极限水平。因此,如上所述,实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
<6>
在本发明的电压转换控制装置的另一方式中,所述限制缓和单元根据所述上侧开关元件和所述下侧开关元件中的至少一方的元件温度来变更所述预定阈值。
根据该方式,如后面详细说明的那样,抑制了上侧开关元件和下侧开关元件中的至少一方的元件温度和元件温度的上升。
<7>
在如上所述的根据元件温度变更预定阈值的电压转换控制装置的另一方式中,所述限制缓和单元在所述电流偏差大于正的第一阈值的情况下,与所述电流偏差成为所述第一阈值以下的情况相比,缓和所述下限值,所述限制缓和单元变更所述第一阈值,以使得所述元件温度大于预定温度的情况下的所述第一阈值小于所述元件温度成为预定温度以下的情况下的所述第一阈值。
根据该方式,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,由于第一阈值变小,所以容易判定为电流偏差比第一阈值大。其结果,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,容易缓和下限值。下限值的缓和导致更小的占空比(例如,与变小的下限值一致的占空比)的算出。其结果,减少了上侧开关元件和下侧开关元件的开关的次数。特别是,例如在占空比成为0%的情况下,几乎或完全不进行上侧开关元件和下侧开关元件的开关。因此,由于抑制了可能导致上侧开关元件和下侧开关元件的发热的开关,所以抑制了上侧开关元件和下侧开关元件中的至少一方的元件温度的上升。
<8>
在如上所述的根据元件温度变更预定阈值的电压转换控制装置的另一方式中,所述限制缓和单元在所述电流偏差小于负的第二阈值的情况下,与所述电流偏差成为所述第二阈值以上的情况相比,缓和所述上限值,所述限制缓和单元变更所述第二阈值,以使得所述元件温度大于预定温度的情况下的所述第二阈值大于所述元件温度成为预定温度以下的情况下的所述第二阈值。
根据该方式,在元件温度变得比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,由于第二阈值变小,所以容易判定为电流偏差比第二阈值小。其结果,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,容易缓和上限值。上限值的缓和导致更大的占空比(例如,与变大的上限值一致的占空比)的算出。其结果,减少了上侧开关元件和下侧开关元件的开关的次数。特别是,例如在占空比成为100%的情况下,几乎或完全不进行上侧开关元件和下侧开关元件的开关。因此,由于抑制了可能导致上侧开关元件和下侧开关元件的发热的开关,所以抑制了上侧开关元件和下侧开关元件中的至少一方的元件温度的上升。
<9>
在本发明的电压转换控制装置的另一方式中,所述控制单元控制所述上侧开关元件和所述下侧开关元件,以进行与被保持在由所述限制缓和单元缓和得到的容许范围内的所述占空比相应的开关控制,直到经过所述输出电流成为所述目标值为止所需的期间。
根据该方式,将进行与算出为保持在缓和得到的容许范围内的占空比相应的开关控制的期间抑制为最小限度。除此之外,如果根据输出电流成为目标值为止所需要的期间进行逆运算,开始与算出为保持在缓和得到的容许范围内的占空比相应的开关控制,则能够在期望的定时使输出电流与目标值一致。
<10>
在本发明的电压转换控制装置的另一方式中,所述限制缓和单元基于所述算出单元不考虑所述容许范围而算出的所述占空比变为没有保持在缓和前的所述容许范围内起的经过期间,缓和所述上限值和所述下限值中的至少一方。
根据该方式,限制缓和单元能够基于算出单元不考虑容许范围而算出的占空比变为没有保持在缓和前的容许范围内起的经过期间,间接地判定电流偏差与预定阈值之间的大小关系。这是由于,算出单元不考虑容许范围而算出的占空比没有保持在缓和前的容许范围的状态容易发生在输出电流与目标值大大背离(也就是说,电流偏差的绝对值比预定阈值大)的过渡期中。也就是说,算出单元不考虑容许范围而算出的占空比变得没有保持在缓和前的容许范围内起的经过期间可能与输出电流与目标值大大背离(也就是说,电流偏差的绝对值比预定阈值大)的期间重复。因此,即使不直接地识别电流偏差与预定阈值之间的大小关系,限制缓和单元也能够用上述方式缓和上限值和下限值中的至少一方。
<11>
在如上所述的基于算出单元不考虑容许范围而算出的占空比没有保持在容许范围内的期间来缓和上限值和下限值中的至少一方的电压转换控制装置的另一方式中,在所述算出单元不考虑所述容许范围而算出的所述占空比成为低于缓和前的所述下限值起的经过期间为预定期间以下的情况下,所述限制缓和单元缓和所述下限值。
根据该方式,在算出单元不考虑容许范围而算出的占空比成为低于缓和前的下限值起的经过期间为预定期间以下的情况下,推测为下限值的缓和没有持续那么长的时间。因此,推测为输出电流与目标值大大背离的状态还要继续的可能性相对高。因此,在该情况下,限制缓和单元缓和下限值。
另一方面,在算出单元不考虑容许范围而算出的占空比成为低于缓和前的下限值起的经过期间比预定期间长的情况下,推测为下限值的缓和持续了相对长的时间。因此,推测为因下限值的缓和而消除了输出电流与目标值大大背离的状态的可能性相对高。因此,在该情况下,限制缓和单元也可以不缓和下限值。
<12>
在如上所述的基于算出单元不考虑容许范围而算出的占空比没有保持在容许范围内的期间来缓和上限值和下限值中的至少一方的电压转换控制装置的另一方式中,在所述算出单元不考虑所述容许范围而算出的所述占空比成为超过缓和前的所述上限值起的经过期间为预定期间以下的情况下,所述限制缓和单元缓和所述上限值。
根据该方式,在算出单元不考虑容许范围而算出的占空比成为超过缓和前的上限值起的经过期间为预定期间以下的情况下,推测为上限值的缓和没有持续那么长的时间。因此,推测为输出电流与目标值大大背离的状态还要继续的可能性相对较高。因此,在该情况下,限制缓和单元缓和上限值。
另一方面,在算出单元不考虑容许范围而算出的占空比成为超过缓和前的上限值起的经过期间比预定期间长的情况下,推测为上限值的缓和持续了相对长的时间。因此,推测为因上限值的缓和而消除了输出电流与目标值大大背离的状态的可能性相对高。因此,在该情况下,限制缓和单元也可以不缓和上限值。
根据接下来将说明的实施方式,进一步明确本发明的作用和其他优点。
附图说明
图1是表示本实施方式的混合动力车辆的构成的一例的框图。
图2是表示进行第一工作例的ECU的内部构成的框图。
图3是表示升压转换器的电压转换工作的第一工作例的流程的流程图。
图4是表示占空比设定为0%的第一工作例中的电源电流的响应性和占空比不设定为0%的比较例中的电源电流的响应性的图。
图5是表示占空比设定为100%的第一工作例中的电源电流的响应性和占空比不设定为100%的比较例中的电源电流的响应性的图。
图6是表示进行第二工作例的ECU的内部构成的框图。
图7是表示升压转换器的电压转换工作的第二工作例的流程的流程图。
图8是表示在缓和下限值的第二工作例中的电源电流的响应性和不缓和下限值的比较例中的电源电流的响应性的图。
图9是表示在缓和上限值的第二工作例中的电源电流的响应性和不缓和上限值的比较例中的电源电流的响应性的图。
图10是表示进行第三工作例的ECU的内部构成的框图。
图11是表示升压转换器的电压转换工作的第三工作例的流程的流程图。
图12是表示进行第四工作例的ECU的内部构成的框图。
图13是表示升压转换器的电压转换工作的第四工作例的流程的流程图。
图14是表示进行第五工作例的ECU的内部构成的框图。
图15是表示升压转换器的电压转换工作的第五工作例的流程的流程图。
具体实施方式
以下,参照附图说明用于实施本发明的方式的一例。
(1)混合动力车辆的构成
首先,参照图1,说明本实施方式的混合动力车辆100的构成。在此,图1是表示本实施方式的混合动力车辆100的构成的一例的框图。
如图1所示,混合动力车辆100具备车轮2、动力分配机构3、发动机4、电动发电机MG1以及电动发电机MG2。另外,混合动力车辆100还具备:蓄电装置B、作为“电压转换器”的一例的升压转换器(converter)10、变换器(inverter)20、变换器30、电容器C1、电容器C2、电源线PL1、电源线PL2、接地线SL以及ECU(Electronic Control Unit:电子控制单元)60。
动力分配机构3与发动机4、电动发电机MG1、电动发电机MG2连接。动力分配机构3在发动机4、电动发电机MG1和电动发电机MG2之间分配动力。例如,动力分配机构3是具有太阳轮、行星架以及齿圈的三个旋转轴的行星齿轮机构。这些各齿轮中,位于内周的太阳轮的旋转轴与电动发电机MG1连结,位于外周的齿圈的旋转轴与电动发电机MG2连结。位于太阳轮与齿圈的中间的行星架的旋转轴与发动机4连结。发动机4的旋转通过该行星架还有小齿轮,传递给太阳轮和齿圈。其结果,发动机4的动力被分配给两个系统。在混合动力车辆100中,齿圈的旋转轴与混合动力车辆100中的车轴连结,驱动力经由该车轴传递给车轮2。
电动发电机MG1是“旋转电机”的一例,作为用于对蓄电装置B进行充电或用于向电动发电机MG2供给电力的发电机,还作为辅助发动机4的驱动力的电动机发挥功能。除此以外,电动发电机MG1作为能够在ECU60的控制下启动发动机4的电动机发挥功能。
电动发电机MG2是“旋转电机”的一例,作为辅助发动机4的动力的电动机或者作为用于对蓄电装置B进行充电的发电机发挥功能。
蓄电装置B是能够充放电的直流蓄电装置,例如包括镍氢或锂离子等二次电池(也就是说,充电电池)。蓄电装置B向电源线PL1供给直流电力。另外,蓄电装置B接受从升压转换器10向电源线PL1输出的直流电力而被充电。
此外,蓄电装置B也可以通过从混合动力车辆100外部的蓄电装置接受电力的供给而被充电。也就是说,混合动力车辆100也可以是所谓的插电式混合动力车辆。
电容器C1连接在电源线PL1与接地线SL之间,并使电源线PL1与接地线SL之间的电压变动平滑化。
升压转换器10包含:作为“上侧开关元件”的一例的晶体管Q1、作为“下侧开关元件”的一例的晶体管Q2、二极管D1、二极管D2以及电抗器W。晶体管Q1和晶体管Q2串联连接在电源线PL2与接地线SL之间。二极管D1和二极管D2分别与晶体管Q1和晶体管Q2并联连接。电抗器W连接在晶体管Q1、晶体管Q2的连接点与电源线PL1之间。
升压转换器10在ECU60的控制下,对电源线PL1的电压进行升压并向电源线PL2输出。更具体而言,升压转换器10将在晶体管Q2成为接通状态期间流动的电流作为磁场能量存储在电抗器W中,在晶体管Q2成为断开状态期间经由二极管D1将存储能量向电源线PL2发出,由此对电源线PL1的电压进行升压(换言之,将电源线PL2的电压设定为电源线PL1的电压以上的任意的电压)。
此外,通过延长晶体管Q2成为接通状态的期间,由于电抗器W中的电力存储变大,所以能够得到更高电压的输出。另一方面,通过延长晶体管Q1成为接通状态的期间,电源线PL2的电压降低。因此,通过控制晶体管Q1和晶体管Q2的占空比D,能够将电源线PL2的电压设定为电源线PL1的电压以上的任意的电压。
此外,通过控制该占空比D,升压转换器10也可以将电源线PL1的电压向电源线PL2输出而不进行升压。也就是说,升压转换器10也可以直接向电源线PL2输出电源线PL1的电压。或者,通过控制该占空比D,升压转换器10也可以对电源线PL2的电压进行降压或不进行降压而向电源线PL1输出。
电容器C2连接在电源线PL2与接地线SL之间,并使电源线PL2与接地线SL之间的电压变动平滑化。
变换器20和变换器30分别与电动发电机MG1和电动发电机MG2对应设置。变换器20在ECU60的控制下,用牵引模式或再生模式驱动电动发电机MG1。变换器30在ECU60的控制下,用牵引模式或再生模式驱动电动发电机MG2。
ECU60构成本发明的“电压转换控制装置”的一例,是构成为能够控制混合动力车辆100的工作整体的电子控制单元。ECU60具备CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)、ROM(Read Only Memory:只读存储器)以及RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)等。
特别是,在本实施方式中,ECU60控制升压转换器10的升压工作和降压工作(以后,汇总称为“电压转换工作”)。此外,为了控制升压转换器10的电压转换工作,ECU60监视蓄电装置B的输出电压(以后适当地称为“电源电压”)Vb、蓄电装置B的输出电流(以后适当地称为“电源电流”)IL以及电容器C2的端子间电压(以后适当地称为“电容器电压”)Vm。此外,关于为了控制升压转换器10的电压转换工作而在ECU60的内部实现的逻辑或物理处理模块,将在后面详细叙述。
此外,在上述说明中,说明了混合动力车辆100成为将发动机4、电动发电机MG1以及MG2经由动力分配机构3连结而成的混联式混合动力车辆的情况。然而,在将具备一个或两个电动发电机的并联式或串联式混合动力车辆中,只要该混合动力车辆具备升压转换器10,就也可以用后述的方式控制升压转换器10的电压转换工作。或者,即使是不具备发动机4的车辆(所谓的EV(Electronical Vehicle:电动汽车)),只要该车辆具备升压转换器10,就也可以用后述的方式控制升压转换器10的电压转换工作。在任何一种情况下,都相应地享受后述的各种效果。
(2)升压转换器的电压转换工作
接着,参照图2至图15,说明作为在本实施方式的混合动力车辆100中特有的工作的升压转换器10的电压转换工作。此外,在以下说明中,推进说明与升压转换器10的电压转换工作相关的5个工作例。
(2-1)第一工作例
首先,参照图2至图3,说明升压转换器10的电压转换工作的第一工作例。图2是表示进行第一工作例的ECU60的内部构成的框图。图3是表示升压转换器10的电压转换工作的第一工作例的流程的流程图。
如图2所示,进行第一工作例的ECU60具备:减法运算器611、电压控制运算部612、减法运算器613、电流控制运算部614、限制器615、占空比切换控制部616、占空比切换判定部617、载波比较器618以及载波生成器619。此外,关于ECU60具备的各构成要素的功能,与图3所示的工作流程一起推进说明。
如图3所示,为了控制升压转换器10的电压转换工作,ECU60取得工作参数(步骤S11)。作为工作参数,例如能列举蓄电装置B的电源电压Vb、蓄电装置B的电源电流IL以及电容器C2的电容器电压Vm作为一例。或者,作为工作参数,例如例如能列举蓄电装置B的起始电压Vbo(也就是说,电源电流IL成为零的情况下的电源电压Vb)、蓄电装置B的内部电阻Rb、相当于能够流经晶体管Q1和晶体管Q2的电流的最大值(换言之,电源电流IL能够取得的最大值)的最大容许电流ILmax以及作为电容器电压Vm的目标值的电压指令值Vm*等作为另一例。
之后,ECU60具备的限制器615设定占空比D的上限值DH和下限值DL(步骤S12),所述占空比D规定升压转换器10的工作。此外,在本实施方式中,占空比D表示晶体管Q1成为接通状态的期间的比例。也就是说,在本实施方式中,占空比D=晶体管Q1成为接通状态的期间/(晶体管Q1成为接通状态的期间+晶体管Q2成为接通状态的期间)。以下,说明占空比D的上限值DH和下限值DL的设定的例子。
例如,根据实现经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP的最大化这样的观点,限制器615也可以设定占空比D的下限值DL。例如,限制器615也可以将能够实现经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP的最大化的占空比D设定为占空比D的下限值DL。更具体而言,经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP根据电容器电压Vm×电源电流IL×占空比D这样的数学公式算出。在此,电源电流IL根据(蓄电装置B的起始电压Vbo-占空比D×电容器电压Vm)/蓄电装置B的内部电阻Rb这样的数学公式算出。在将后者的数学公式代入前者的数学公式时,可知,经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP根据-Vm2/Rb(D-Vbo/2Vm)2+Vbo2/4Rb这样的数学公式算出。根据该数学公式可知,在占空比D成为Vbo/2Vm的情况下,经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP取Vbo2/4Rb这样的最大值。相反地,当使用比Vbo/2Vm小的占空比D时,经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP变小。因此,限制器615也可以将Vbo/2Vm设定为占空比D的下限值DL。
或者,根据经由升压转换器10输入至蓄电装置B的电力(也就是说,在蓄电装置B的充电时从电动发电机MG1和MG2输入至蓄电装置B的电力)BP不变为过大这样的观点,限制器615也可以设定占空比D的上限值DH。例如,限制器615也可以将能够实现经由升压转换器10输入至蓄电装置B的电力BP(即负的电力)成为预定的限制值Pblim(即,负的阈值,相当于再生上限)的状态的占空比D设定为占空比D的上限值DH。具体而言,根据上述的BP=-Vm2/Rb(D-Vbo/2Vm)2+Vbo2/4Rb这样的数学公式,电力BP成为预定的限制值Pblim的情况下的占空比D成为(Vbo+(Vbo2-4Rb×Pblim)0.5)/2Vm。因此,限制器615也可以将(Vbo+(Vbo2-4Rb×Pblim)0.5)/2Vm设定为占空比D的上限值DH。
或者,根据确保晶体管Q1与晶体管Q2之间的死区(也就是说,晶体管Q1和晶体管Q2同时成为断开状态的期间)这样的观点,ECU60具备的限制器615也可以设定占空比D的上限值DH和下限值DL。例如,当将载波生成器619生成的载波的周期设为T且将死区的期间设为d时,限制器615也可以将2×d/T设定为占空比D的下限值DL。或者,限制器615也可以将1-2×d/T设定为占空比D的上限值DH。
或者,ECU60具备的限制器615也可以基于与能够流经晶体管Q1和晶体管Q2的电流的最大值(换言之,电源电流IL能够取得的最大值)相当的最大容许电流ILmax,设定占空比D的上限值DH和下限值DL。例如,根据表示上述的电源电流IL的数学公式(Vbo-D×Vm)/Rb,占空比D能够用(Vbo-Rb×IL)/Vm这样的数学公式表现。因此,限制器615也可以将(Vbo-Rb×ILmax)/Vm设定为占空比D的下限值DL。进而,限制器615也可以将(Vbo-Rb×(-ILmax))/Vm设定为占空比D的上限值DH。此外,最大容许电流ILmax是从蓄电装置B放电的方向成为正(换言之,对蓄电装置B充电的方向成为负)的值。
此外,上述的上限值DH和下限值DL只不过为一例。因此,限制器615也可以根据其他观点设定上限值DH和下限值DL。
之后,ECU60算出占空比D(步骤S13)。具体而言,ECU60具备的减法运算器611算出通过从电压指令值Vm*减去实际的电容器电压Vm而得到的电压偏差ΔVm(=Vm*-Vm),所述电压指令值Vm*是电容器电压Vm的目标值(也就是说,电动发电机MG1和MG2要求的要求电压)。之后,ECU60具备的电压控制运算部612基于从减法运算器611输出的电压偏差ΔVm,算出作为电源电流IL的目标值的电流指令值IL*。之后,ECU60具备的减法运算器613算出通过从电压控制运算部612输出的电流指令值IL*减去实际的电源电流IL而得到的电流偏差ΔIL(=IL*-IL)。之后,电流控制运算部614基于电流偏差ΔIL算出占空比D。例如,电流控制运算部614也可以算出占空比D,以使得电流偏差ΔIL变小或变为零。电流控制运算部614算出的占空比D被向限制器615输出。
之后,ECU60用在步骤S12中设定的上限值DH和下限值DL来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S14)。具体而言,当在步骤S13中算出的占空比D超过在步骤S12中设定的上限值DH的情况下,ECU60具备的限制器615采用上限值DH作为实际向占空比切换控制部616输出的占空比D。也就是说,在该情况下,限制器615向占空比切换控制部616输出在步骤S12中设定的上限值DH。同样地,当在步骤S13中算出的占空比D低于在步骤S12中设定的下限值DL的情况下,限制器60采用下限值DL作为实际向占空比切换控制部616输出的占空比D。也就是说,在该情况下,限制器615向占空比切换控制部616输出在步骤S12中设定的下限值DL。另一方面,当在步骤S13中算出的占空比D为在步骤S12中设定的上限值以下且在步骤S12中设定的下限值DL以上的情况下,限制器60采用在步骤S13中算出的占空比D,作为实际向占空比切换控制部616输出的占空比D。也就是说,在该情况下,限制器615向占空比切换控制部616输出在步骤S13中算出的占空比D。
之后,ECU60具备的占空比切换判定部617判定从减法运算器613输出的电流偏差ΔIL(=IL*-IL)是否比第一阈值TH1大(其中,TH1>0)(步骤S15)。此外,占空比切换判定部617向占空比切换控制部616输出判定结果。
在步骤S15的判定结果为判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况下(步骤S15:是),判定为电源电流IL相对于电流指令值IL*大大背离。在此,判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况是电源电流IL比电流指令值IL*小的情况。因此,可认为,为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致,优选使电源电流IL迅速地增加。这是由于,当电源电流IL相对于电流指令值IL*大大背离时,经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力与电动发电机MG1和MG2要求的电力之间的偏差变大。其结果,由于电容器C2必须补偿的电力变大,所以妨碍了电容器C2的电容的减小(换言之,尺寸的减小)。
另一方面,从限制器615输出的占空比D被施加了由下限值DL实现的限制。因此,与没有施加由下限值DL实现的限制的占空比D相比,如果用施加了由下限值DL实现的限制的占空比D,则电源电流IL的高响应化有可能变得困难(也就是说,难以使电源电流IL迅速地增加)。因此,在判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况下,为了实现电源电流IL的高响应化,缓和对从限制器615输出的占空比D施加限制的下限值DL(例如,减小)。此外,下限值DL的缓和也可以通过限制器615使用的下限值DL的更新(也就是说,更小的下限值DL的使用)来实现。或者,下限值DL的缓和也可以通过向载波比较器618输出比限制器615使用的下限值DL小的占空比D来实现。
在第一工作例中,下限值DL的缓和通过向载波比较器618输出比限制器615使用的下限值DL小的占空比D来实现。具体而言,在第一工作例中,在判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况下,取代从限制器615输出的占空比D而使用0%这样的最小的占空比D来实现电源电流IL的高响应化。也就是说,ECU60具备的占空比切换控制部616取代从限制器615输出的占空比D而向载波比较器618输出0%这样的最小的占空比D来作为实际用于控制晶体管Q1和晶体管Q2的开关的占空比D(步骤S16)。
其中,也可以除了从占空比切换控制部616向载波比较器618输出比限制器615使用的下限值DL小的占空比D以外,或者取而代之,限制器615通过将下限值DL更新为0%(也就是说,实质上废除下限值DL)来缓和下限值DL。在该情况下,占空比切换控制部616也可以将限制器615输出的占空比D直接向载波比较器618输出。
其结果,载波比较器618基于载波生成器619生成的载波和从占空比切换控制部616输出的占空比D,生成Q1控制信号和Q2控制信号,所述Q1控制信号规定晶体管Q1的开关的定时,所述Q2控制信号规定晶体管Q2的开关的定时。具体而言,由于从占空比切换控制部616输出的占空比D为0%,所以载波比较器618生成始终断开状态的(换言之,低电平的)Q1控制信号和始终接通状态的(换言之,高电平的)Q2控制信号。其结果,晶体管Q1成为始终断开状态,并且晶体管Q2成为始终接通状态。该状态继续,直到例如判定为电流偏差ΔIL不比第一阈值TH1大(例如,电源电流IL与电流指令值IL*一致)。
以后,适当重复进行同样的工作(也就是说,从步骤S11到步骤S18的工作)。
在此,参照图4,一边与占空比D不设定为0%的比较例中的电源电流IL的响应性进行对比,一边说明占空比D设定为0%的第一工作例中的电源电流IL的响应性。图4是表示占空比D设定为0%的第一工作例中的电源电流IL的响应性和占空比D不设定为0%的比较例中的电源电流IL的响应性的图。
如图4的上层所示,假设在时刻T11,在此之前与电源电流IL一致的电流指令值IL*增加。其结果,判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大。
在此,如图4的中层所示,在占空比D不设定为0%的比较例中,向载波比较器618输出由下限值DL施加了限制的占空比D。因此,有助于电源电流IL的增加的晶体管Q2成为接通状态的期间,只确保到与下限值DL相应的界限为止。因此,如图4的上层的细实线所示,在比较例中,与第一工作例相比,电源电流IL相对缓慢地增加。因此,在比较例中,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T11到达T13的时间)变长。
另一方面,如图4的下层所示,在占空比D被设定为0%的第一工作例中,向载波比较器618输出0%这样的占空比D。因此,能够最大限度地确保有助于电源电流IL的增加的晶体管Q2成为接通状态的期间。换言之,晶体管Q2始终成为接通状态,直到判定为电流偏差ΔIL不比第一阈值TH1大(例如,电源电流IL与电流指令值IL*一致)。因此,如图4的上层的粗实线所示,在第一工作例中,与比较例相比,电源电流IL迅速地增加。此外,由于晶体管Q2始终成为接通状态,所以在第一工作例中,电源电流IL能够以用电源电压Vb/电抗器W的电抗L这样的数学公式确定的增加率增加。也就是说,在第一工作例中,电源电流IL的响应性被提高到蓄电装置B和升压转换器10的硬件极限。因此,在第一工作例中,与比较例相比,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T11到达T12的时间)变短。
此外,优选在判定是否将占空比D设为0%时使用的第一阈值TH1根据混合动力车辆100的各因素、升压转换器10的规格等设定适当的值。例如,优选第一阈值TH1设定为能够识别为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致而电源电流IL迅速地增加的优选的状态、和为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致不使电源电流IL迅速地增加也可以的状态的任意的值。换言之,优选第一阈值TH1设定为能够识别即使缓和在步骤S12中设定的下限值DL也使电源电流IL迅速地增加的优选的状态、和即使缓和在步骤S12中设定的下限值DL不使电源电流IL迅速地增加也可以的状态的任意的值。
又在图3中,另一方面,在步骤S15的判定结果为判定为电流偏差ΔIL不比第一阈值TH1大的情况下(步骤S15:否),接着,占空比切换判定部617判定从减法运算器613输出的电流偏差ΔIL是否比第二阈值TH2(其中,TH2<0)小(步骤S17)。此外,占空比切换判定部617向占空比切换控制部616输出判定结果。
在步骤S17的判定结果为判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小的情况下(步骤S17:是),判定为电源电流IL相对于电流指令值IL*大大背离。在此,判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小的情况是电源电流IL比电流指令值IL*大的情况。因此,可认为,为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致,优选使电源电流IL迅速地减小。其理由如上所述。
另一方面,从限制器615输出的占空比D被施加了由上限值DH实现的限制。因此,与没有施加由上限值DH实现的限制的占空比D相比,在施加了由上限值DH实现的限制的占空比D中,电源电流IL的高响应化有可能变得困难(也就是说,难以使电源电流IL迅速地减小)。因此,在判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小的情况下,为了实现电源电流IL的高响应化,缓和对从限制器615输出的占空比D施加限制的上限值DH(例如,增大)。此外,上限值DH的缓和也可以通过限制器615使用的上限值DH的更新(也就是说,更小的上限值DH的使用)来实现。或者,上限值DH的缓和也可以通过向载波比较器618输出比限制器615使用的上限值DH大的占空比D来实现。
在第一工作例中,上限值DH的缓和通过向载波比较器618输出比限制器615使用的上限值DH大的占空比D来实现。具体而言,在第一工作例中,在判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小的情况下,取代从限制器615输出的占空比D而使用100%这样的最大的占空比D来实现电源电流IL的高响应化。也就是说,ECU60具备的占空比切换控制部616取代从限制器615输出的占空比D而向载波比较器618输出100%这样的最大的占空比D来作为实际使用于控制晶体管Q1和晶体管Q2的开关的占空比D(步骤S18)。
其中,也可以除了从占空比切换控制部616向载波比较器618输出比限制器615使用的上限值DH大的占空比D以外,或者取而代之,限制器615通过将上限值DH更新为100%(也就是说,实质上废除上限值DH)来缓和上限值DH。在该情况下,占空比切换控制部616也可以将限制器615输出的占空比D直接向载波比较器618输出。
其结果,载波比较器618基于载波生成器619生成的载波和从占空比切换控制部616输出的占空比D,生成Q1控制信号和Q2控制信号。具体而言,由于从占空比切换控制部616输出的占空比D为100%,所以载波比较器618生成始终接通状态的Q1控制信号和始终断开状态的Q2控制信号。其结果,晶体管Q1成为始终接通状态,并且晶体管Q2成为始终断开状态。该状态继续,直到例如判定为电流偏差ΔIL不比第二阈值TH2小(例如,电源电流IL与电流指令值IL*一致)。
以后,适当重复进行同样的工作(也就是说,从步骤S11到步骤S18的工作)。
在此,参照图5,一边与占空比D不设定为100%的比较例中的电源电流IL的响应性进行对比,一边说明占空比D设定为100%的第一工作例中的电源电流IL的响应性。图5是表示占空比D设定为100%的第一工作例中的电源电流IL的响应性和占空比D不设定为100%的比较例中的电源电流IL的响应性的图。
如图5的上层所示,在时刻T21,在此之前与电源电流IL一致的电流指令值IL*减小。其结果,判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小。
在此,如图5的中层所示,在占空比D不设定为100%的比较例中,向载波比较器618输出由上限值DH施加了限制的占空比D。因此,有助于电源电流IL的减小的晶体管Q1成为接通状态的期间,只确保到与上限值DH相应的界限为止。因此,如图5的上层的细实线所示,在比较例中,与第一工作例相比,电源电流IL相对缓慢地减小。因此,在比较例中,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T21到达T23的时间)变长。
另一方面,如图5的下层所示,在占空比D设定为100%的第一工作例中,向载波比较器618输出100%这样的占空比D。因此,能够最大限度地确保有助于电源电流IL的减小的晶体管Q1成为接通状态的期间。换言之,晶体管Q1始终成为接通状态,直到判定为电流偏差ΔIL不比第二阈值TH2小(例如,电源电流IL与电流指令值IL*一致)。因此,如图5的上层的粗实线所示,在第一工作例中,与比较例相比,电源电流IL迅速地减小。此外,由于晶体管Q1始终成为接通状态,所以在第一工作例中,电源电流IL能够以用电源电压Vb/电抗器W的电抗L这样的数学公式确定的减小率减小。也就是说,在第一工作例中,电源电流IL的响应性被提高到蓄电装置B和升压转换器10的硬件极限。因此,在第一工作例中,与比较例相比,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T21到达T22的时间)变短。
此外,优选,在判定是否将占空比D设为100%时使用的第二阈值TH2根据混合动力车辆100的各因素、升压转换器10的规格等设定适当的值。例如,优选,第二阈值TH2设定为能够识别为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致而使电源电流IL迅速地减小的优选的状态和为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致不使电源电流IL迅速地减小也可以的状态的任意的值。换言之,第一阈值TH1优选设定为能够识别即使缓和在步骤S12中设定的上限值DH也使电源电流IL迅速地减小的优选的状态和即使缓和在步骤S12中设定的上限值DH不使电源电流IL迅速地减小也可以的状态的任意的值。
再次在图3中,另一方面,在步骤S16的判定结果为判定为电流偏差ΔIL不比第二阈值TH2小的情况下(步骤S17:否),判定为电源电流IL相对于电流指令值IL*不大大背离。因此,可认为,为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致,不使电源电流IL迅速地增大或减小也可以。因此,在该情况下,也可以不进行上限值DH和下限值DL的缓和。在该情况下,占空比切换控制部616将限制器615输出的占空比D直接向载波比较器618输出。
如以上说明地,在第一工作例中,在电源电流IL相对于电流指令值IL*大大背离的情况下,使用了0%或100%这样的占空比D。因此,如上所述,实现电源电流IL的高响应化。这样的电源电流IL的高响应化导致电动发电机MG1和MG2要求的电力与经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP之间的偏差的降低。电动发电机MG1和MG2要求的电力与经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP之间的偏差的降低导致配置于升压转换器10与电动发电机MG1和MG2之间的电容器C2的电容降低。因此,因电容器C2的电容降低而能够进一步减小电容器C2的尺寸。
除此以外,在第一工作例中,0%或100%这样的占空比D选择性地用于电源电流IL相对于电流指令值IL*大大背离的期间(所谓的过渡期)。因此,在第一工作例中,在过渡期中,与通过使用上限值DH以下且下限值DL以上的占空比D而实现的“经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP的最大化”相比,优先通过使用0%或100%这样的占空比D而实现的“电源电流IL的高响应化”。在此,一般来说,与电源电流IL相对于电流指令值IL*没有大大背离的稳定期相比,过渡期大多是非常短的期间。也就是说,经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP的最大化这样的效果因0%或100%这样的占空比D的使用而有可能减弱的期间在实践上非常短。因此,即使在这样的过渡期中使用了0%或100%这样的占空比D,也几乎或完全不会对升压转换器10的工作产生大的影响。甚至,在第一工作例中,在准确地区分在过渡期中应重视的技术效果和在稳定期应重视的技术效果后,用最适合于各个期间的方式控制升压转换器10。因此,,能够在适宜地享受通过使用上限值DH以下且下限值DL以上的占空比D而实现的“经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP的最大化”的同时,也能够适宜地享受通过0%或100%这样的占空比D的使用而实现的“电源电流IL的高响应化”,所述上限值DH以下且下限值DL以上的占空比D通过将占空比保持在容许范围内而实现。
除此以外,在第一工作例中,由于使用0%或100%这样的占空比D,所以与不使用0%或100%这样的占空比D的比较例相比,减少了晶体管Q1和晶体管Q2的每一个的开关次数。因此,降低了因开关导致的损耗,并且也抑制了因晶体管Q1和晶体管Q2的开关导致的发热。
(2-2)第二工作例
接着,参照图6和图7,说明升压转换器10的电压转换工作的第二工作例。图6是表示进行第二工作例的ECU60的内部构成的框图。图7是表示升压转换器10的电压转换工作的第二工作例的流程的流程图。此外,关于与在第一工作例中使用的构成和工作相同的构成和工作,标注同一标号和同一步骤编号且省略它们的详细说明。
如图6所示,与进行第一工作例的ECU60相比,进行第二工作例的ECU60的不同之处在于不具备占空比切换控制部616。在其他方面,进行第二工作例的ECU60与进行第一工作例的ECU60相同。此外,关于ECU60具备的各构成要素的功能,与图7所示的工作流程一起推进说明。
如图7所示,在第二工作例中,与第一工作例同样地,ECU60进行从步骤S11到步骤S13的工作。也就是说,ECU60取得工作参数(步骤S11)。限制器615设定上限值DH和下限值DL(步骤S12)。ECU60算出占空比D(步骤S13)。
之后,在第二工作例中,占空比切换判定部617判定电流偏差ΔIL是否比第一阈值TH1大(步骤S15)。此外,占空比切换判定部617向限制器615输出判定结果。
在步骤S15的判定结果为判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况下(步骤S15:是),如上所述,可认为,为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致,优选使电源电流IL迅速地增加。因此,在第二工作例中,为了实现电源电流IL的高响应化,限制器615通过进一步减小在步骤S12中设定的下限值DL,缓和下限值DL(步骤S21)。此时,只要比在步骤S12中设定的下限值DL小,则限制器615可以用任意的方式来减小下限值DL。例如,在步骤S12中设定了能够实现经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP的最大化的下限值DL的情况下,限制器615也可以使用能够确保死区的下限值DL来作为新的下限值DL(也就是说,缓和得到的或变小的下限值DL)。
此外,在通过减小下限值DL而下限值DL成为0%的情况下,第二工作例实质上成为与第一工作例同样的工作。
另一方面,在步骤S15的判定结果为判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况下(步骤S15:否),接着,占空比切换判定部617判定电流偏差ΔIL是否比第二阈值TH2小(步骤S17)。此外,占空比切换判定部617向限制器615输出判定结果。
在步骤S17的判定结果为判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小的情况下(步骤S17:是),如上所述,可认为,为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致,优选使电源电流IL迅速地减小。因此,在第二工作例中,为了实现电源电流IL的高响应化,限制器615通过进一步增大在步骤S12中设定的上限值DH,缓和上限值DH(步骤S22)。此时,只要比在步骤S12中设定的上限值DH大,则限制器615可以用任意的方式来增大上限值DH。例如,在步骤S12中设定了能够实现经由升压转换器10输入至蓄电装置B的电力(也就是说,在蓄电装置B的充电时从电动发电机MG1和MG2输入至蓄电装置B的电力)BP不成为过大的状态的上限值DH的情况下,限制器615也可以使用能够确保死区的上限值DH来作为新的上限值DH(也就是说,缓和得到的或变大的上限值DH)。
此外,在通过增大上限值DH而上限值DH成为100%的情况下,第二工作例实质上成为与第一工作例同样的工作。
另一方面,在步骤S17的判定结果为判定为电流偏差ΔIL不比第二阈值TH2小的情况下(步骤S17:否),如上所述,可认为,为了使电源电流IL与电流指令值IL*一致,不使电源电流IL迅速地增大或减小也可以。因此,在该情况下,不进行上限值DH和下限值DL的缓和也可以。
之后,限制器615用在步骤S12中设定的或在步骤S21中缓和得到的上限值DH和下限值DL来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S14)。以后,载波比较器618基于从限制器615输出的占空比D,生成Q1控制信号和Q2控制信号。
以后,适当重复进行同样的工作(也就是说,从步骤S11到步骤S15、步骤S17和从步骤S21到步骤S22的工作)。
在此,参照图8和图9,一边与不缓和上限值DH和下限值DL的比较例中的电源电流IL的响应性进行对比,一边说明缓和了上限值DH和下限值DL的第二工作例的电源电流IL的响应性。图8是表示在缓和了下限值DL的第二工作例中的电源电流IL的响应性和不缓和下限值DL的比较例中的电源电流IL的响应性的图。图9是表示在缓和了上限值DH的第二工作例中的电源电流IL的响应性和不缓和上限值DH的比较例中的电源电流IL的响应性的图。
如图8的上层所示,在时刻T31,在此之前与电源电流IL一致的电流指令值IL*增加。其结果,判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大。
在此,如图8的中层所示,在不缓和下限值DL的比较例中,向载波比较器618输出被施加了由未被缓和的下限值DL实现的限制的占空比D。因此,在比较例中,与第二工作例相比,有助于电源电流IL的增加的、晶体管Q2成为接通状态的期间变短。因此,如图8的上层的细实线所示,在比较例中,与第二工作例相比,电源电流IL缓慢地增加。因此,在比较例中,与第二工作例相比,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T31到达T33的时间)变长。
另一方面,如图8的下层所示,在缓和了下限值DL的第二工作例中,向载波比较器618输出被施加了由缓和得到的下限值DL实现的限制的占空比D。因此,在第二工作例中,与比较例相比,有助于电源电流IL的增加的、晶体管Q2成为接通状态的期间变长。因此,如图8的上层的粗实线所示,在第二工作例中,与比较例相比,电源电流IL迅速地增加。因此,在第二工作例中,与比较例相比,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T31到达T32的时间)变短。
同样地,如图9的上层所示,在时刻T41,在此之前与电源电流IL一致的电流指令值IL*减小。其结果,判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小。
在此,如图9的中层所示,在上限值DH未被缓和的比较例中,向载波比较器618输出被施加了由未被缓和的上限值DH实现的限制的占空比D。因此,在比较例中,与第二工作例相比,有助于电源电流IL的减小的、晶体管Q1成为接通状态的期间变短。因此,如图9的上层的细实线所示,在比较例中,与第二工作例相比,电源电流IL缓慢地减小。因此,在比较例中,与第二工作例相比,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T41到达T43的时间)变长。
另一方面,如图9的下层所示,在缓和了上限值DH的第二工作例中,向载波比较器618输出被施加了由缓和得到的上限值DH实现的限制的占空比D。因此,在第二工作例中,与比较例相比,有助于电源电流IL的减小的、晶体管Q1成为接通状态的期间变长。因此,如图9的上层的粗实线所示,在第二工作例中,与比较例相比,电源电流IL迅速地减小。因此,在第二工作例中,与比较例相比,到电源电流IL与电流指令值IL*一致为止所需要的时间(也就是说,从T41到达T42的时间)变短。
如以上说明地,在第二工作例中,在电源电流IL相对于电流指令值IL*大大背离的情况下,缓和上限值DH和下限值DL中的至少一方。因此,如上所述,实现电源电流IL的高响应化。因此,在第二工作例中也享受与第一工作例同样的效果。
其中,在第二工作例中,与第一工作例相比,在未使用0%或100%这样的占空比D的情况下,降低因开关导致的损耗以及抑制因开关导致的晶体管Q1和晶体管Q2的发热的效果变小。然而,在第二工作例中,由于不使用0%或100%这样的占空比D也可以,所以具有能够适宜地确保晶体管Q1和晶体管Q2之间的死区这样的优点。
(2-3)第三工作例
接着,参照图10和图11,说明升压转换器10的电压转换工作的第三工作例。图10是表示进行第三工作例的ECU60的内部构成的框图。图11是表示升压转换器10的电压转换工作的第三工作例的流程的流程图。此外,关于与在第一工作例中使用的构成和工作相同的构成和工作,标注同一标号和同一步骤编号且省略它们的详细说明。
如图10所示,进行第三工作例的ECU60与进行第一工作例的ECU60相比,不同之处在于还具备阈值设定部631。在其他方面,进行第三工作例的ECU60与进行第一工作例的ECU60相同。此外,关于ECU60具备的各构成要素的功能,与图11所示的工作流程一起推进说明。
如图11所示,在第三工作例中,与第一工作例同样地,ECU60进行从步骤S11到步骤S14的工作。也就是说,ECU60取得工作参数(步骤S11)。限制器615设定上限值DH和下限值DL(步骤S12)。ECU60算出占空比D(步骤S13)。ECU60用在步骤S12中设定的上限值DH和下限值DL来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S14)。
之后,在第三工作例中,ECU60具备的阈值设定部631判定晶体管Q1和晶体管Q2中的至少一方的元件温度是否为预定温度以上(步骤S31)。此外,阈值设定部631也可以直接地监视元件温度。或者,阈值设定部631也可以监视间接地表示元件温度的其他参数。作为间接地表示元件温度的其他参数,例如能列举电源电流IL作为一例。阈值设定部631也可以推测为:电源电流IL越大,则元件温度也越高。
在步骤S31的判定结果为判定为元件温度为预定温度以上的情况下(步骤S31:是),阈值设定部631将第一阈值TH1设定为比通常值小的值(步骤S32)。除了第一阈值TH1的设定以外或取而代之,阈值设定部631将第二阈值TH2设定为比通常值大的值(步骤S32)。
另一方面,在步骤S31的判定结果为判定为元件温度非预定温度以上的情况下(步骤S31:否),阈值设定部631将第一阈值TH1设定为通常值(步骤S33)。除了第一阈值TH1的设定以外或取而代之,阈值设定部631将第二阈值TH2设定为通常值(步骤S33)。
也就是说,在第三工作例中,根据晶体管Q1和晶体管Q2中的至少一方的元件温度,调整第一阈值TH1和第二阈值TH2中的至少一方。此外,在上述说明中,根据元件温度是否为单一的预定温度以上,设定第一阈值TH1和第二阈值TH2。然而,也可以设定随着元件温度升高而阶段性变小的第一阈值TH1和随着元件温度升高而阶段性变大的第二阈值TH2。或者,也可以设定随着元件温度升高而连续地变小的第一阈值TH1和随着元件温度升高而连续地变大的第二阈值TH2。
之后,在第三工作例中,也与第一工作例同样地进行从步骤S15到步骤S18的工作。也就是说,在判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况下(步骤S15:是),占空比切换控制部616向载波比较器618输出0%这样的占空比D来取代从限制器615输出的占空比D(步骤S16)。另一方面,在判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小的情况下(步骤S17:是),占空比切换控制部616向载波比较器618输出100%这样的占空比D来取代从限制器615输出的占空比D(步骤S18)。
以后,适当重复进行同样的工作(也就是说,从步骤S11到步骤S18和从步骤S31到步骤S33的工作)。
如以上说明的那样,在第三工作例中也享受与第一工作例同样的效果。
除此以外,在第三工作例中,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,由于第一阈值TH1变小,所以容易判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大。其结果,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,容易使用0%这样的占空比D(或者容易缓和下限值DL)。同样地,在第三工作例中,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,由于第二阈值TH2变小,所以容易判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小。其结果,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,容易使用100%这样的占空比D(或者容易缓和上限值DH)。其结果,在元件温度比预定温度大的情况下,与元件温度成为预定温度以下的情况相比,减少了晶体管Q1和晶体管Q2的开关的次数(或者几乎或完全不进行开关)。因此,由于抑制了可能导致晶体管Q1和晶体管Q2的开关的发热的开关,所以抑制了晶体管Q1和晶体管Q2的开关的元件温度的上升。
此外,在第三工作例中,与第二工作例同样地,也可以缓和下限值DL,来取代使用0%这样的占空比D。同样地,也可以缓和上限值DH,来取代使用100%这样的占空比D。
(2-4)第四工作例
接着,参照图12和图13,说明升压转换器10的电压转换工作的第四工作例。图12是表示进行第四工作例的ECU60的内部构成的框图。图13是表示升压转换器10的电压转换工作的第四工作例的流程的流程图。此外,关于与在第一工作例中使用的构成和工作相同的构成和工作,标注同一标号和同一步骤编号且它们的详细说明。
如图12所示,进行第四工作例的ECU60与进行第一工作例的ECU60相比,不同之处在于还具备保持时间设定部641。在其他方面,进行第四工作例的ECU60与进行第一工作例的ECU60相同。此外,关于ECU60具备的各构成要素的功能,与图13所示的工作流程一起推进说明。
如图13所示,在第四工作例中,与第一工作例同样地,ECU60进行从步骤S11到步骤S15和步骤S17的工作。也就是说,ECU60取得工作参数(步骤S11)。限制器615设定上限值DH和下限值DL(步骤S12)。ECU60算出占空比D(步骤S13)。ECU60用在步骤S12中设定的上限值DH和下限值DL来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S14)。占空比切换判定部617判定电流偏差ΔIL是否比第一阈值TH1大(步骤S15)。除此以外,占空比切换判定部617判定电流偏差ΔIL是否比第二阈值TH2小(步骤S17)。
在步骤S15的判定结果为判定为电流偏差ΔIL比第一阈值TH1大的情况下(步骤S15:是),保持时间设定部641设定将占空比D设定为0%的保持时间t1(步骤S41)。例如,保持时间设定部641也可以将根据(电抗器W的电抗L/电源电压Vb)×电流偏差ΔIL这样的数学公式算出的值设定为保持时间t1。根据(电抗器W的电抗L/电源电压Vb)×电流偏差ΔIL这样的数学公式算出的值相当于在使用了0%这样的占空比D的情况下将电流偏差ΔIL设为零(也就是说,使电源电流IL与电流指令值IL*一致)所需要的时间。
之后,占空比切换控制部616向载波比较器618输出0%这样的占空比D来取代从限制器615输出的占空比D,直到保持时间t1经过(步骤S16和步骤S43)。
另外,在步骤S17的判定结果为判定为电流偏差ΔIL比第二阈值TH2小的情况下(步骤S17:是),保持时间设定部641设定将占空比D设定为100%的保持时间t2(步骤S42)。例如,保持时间设定部641也可以将根据(电抗器W的电抗L/(电源电压Vb-电容器电压Vm))×电流偏差ΔIL这样的数学公式算出的值设定作为保持时间t2。根据(电抗器W的电抗L/(电源电压Vb-电容器电压Vm))×电流偏差ΔIL这样的数学公式算出的值相当于在使用了100%这样的占空比D的情况下将电流偏差ΔIL设为零(也就是说,使电源电流IL与电流指令值IL*一致)所需要的时间。
之后,占空比切换控制部616向载波比较器618输出100%这样的占空比D来取代从限制器615输出的占空比D,直到保持时间t2经过(步骤S18和步骤S44)。
以后,适当重复进行同样的工作(也就是说,从步骤S11到步骤S18和从步骤S41到步骤S44的工作)。
如以上说明的那样,在第四工作例中也享受与第一工作例同样的效果。
除此以外,在第四工作例中,进行与0%或100%这样的占空比D相应的开关的期间被抑制为最小限度。除此以外,如果在根据电源电流IL成为电流指令值IL*为止需要的期间(也就是说,上述的保持时间t1和保持时间t2)进行逆运算而算出的定时,开始与0%或100%这样的占空比D相应的开关,则能够在期望的定时使电源电流IL与电流指令值IL*一致。换言之,能够在与由载波生成器619生成的载波规定的定时不同的期望的定时使电源电流IL与电流指令值IL*一致。
此外,在第四工作例中,与第二工作例同样地,也可以缓和下限值DL,来取代使用0%这样的占空比D。同样地,也可以缓和上限值DH,来取代使用100%这样的占空比D。
(2-5)第五工作例
接着,参照图14和图15,说明升压转换器10的电压转换工作的第五工作例。图14是表示进行第五工作例的ECU60的内部构成的框图。图15是表示升压转换器10的电压转换工作的第五工作例的流程的流程图。此外,关于与在第一工作例中使用的构成和工作相同的构成和工作,标注同一标号和同一步骤编号且省略它们的详细说明。
如图14所示,与进行第一工作例的ECU60相比,进行第五工作例的ECU60的不同之处在于不具备占空比切换控制部616且占空比切换判定部617的配置位置和工作不同。在其他方面,进行第五工作例的ECU60与进行第一工作例的ECU60相同。此外,关于ECU60具备的各构成要素的功能,与图15所示的工作流程一起推进说明。
如图15所示,在第五工作例中,与第一工作例同样地,取得工作参数(步骤S11)。
之后,限制器615设定标准上限值DH1、标准下限值DL1、比标准上限值DH1大的缓和上限值DH2以及比标准下限值DL1小的缓和下限值DL2(步骤S51)。
只要满足缓和上限值DH2比标准上限值DH1大(也就是说,被缓和)这样的条件,标准上限值DH1和缓和上限值DH2可以是任意的值。例如,也可以使用能够实现经由升压转换器10输入至蓄电装置B的电力(也就是说,在蓄电装置B的充电时从电动发电机MG1和MG2输入至蓄电装置B的电力)BP不成为过大的状态的上限值DH作为标准上限值DH1,另一方面,使用能够确保死区的上限值DH作为缓和上限值DH2。或者,缓和上限值DH2也可以是100%。
同样地,只要满足缓和下限值DL2比标准下限值DL1小(也就是说,被缓和)这样的条件,标准下限值DL1和缓和下限值DL2可以是任意的值。例如,也可以使用能够实现经由升压转换器10从蓄电装置B输出的电力BP的最大化的下限值DL作为标准下限值DL1,另一方面,使用能够确保死区的下限值DL作为缓和下限值DL2。或者,缓和下限值DL2也可以是0%。
之后,ECU60算出占空比D(步骤S13)。
之后,占空比切换判定部617判定在步骤S13中算出的占空比D比标准下限值DL1小的状态持续的期间是否为预定时间以下(步骤S52)。此外,占空比切换判定部617向限制器615输出判定结果。
在步骤S52的判定结果为判定为占空比D比标准下限值DL1小的状态持续的期间为预定时间以下的情况下(步骤S52:是),限制器615用在步骤S51中设定的缓和下限值DL2来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S53)。
另一方面,在步骤S52的判定结果为判定为占空比D比标准下限值DL1小的状态持续的期间不为预定时间以下的情况下(步骤S52:否),限制器615用在步骤S51中设定的标准下限值DL1来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S54)。
在步骤S52至步骤S54的工作之后或者之前或并行地,占空比切换判定部617判定在步骤S13中算出的占空比D比标准上限值DH1大的状态持续的期间是否为预定时间以下(步骤S55)。此外,占空比切换判定部617向限制器615输出判定结果。
在步骤S55的判定结果为判定为占空比D比标准上限值DH1大的状态持续的期间为预定时间以下的情况下(步骤S55:是),限制器615用在步骤S51中设定的缓和上限值DH2来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S56)。
另一方面,在步骤S55的判定结果为判定为占空比D比标准上限值DH1大的状态持续的期间不为预定时间以下的情况下(步骤S55:否),限制器615用在步骤S51中设定的标准上限值DH1来限制在步骤S13中算出的占空比D(步骤S57)。
以后,适当重复进行同样的工作(也就是说,步骤S11、步骤S13以及从步骤S51到步骤S57的工作)。
在此,说明进行从步骤S52到步骤S57的工作的理由。
使用标准下限值DL1进行限制前的占空比D比标准下限值DL1小的情况容易发生在电源电流IL与电流指令值IL*大大背离(也就是说,电流偏差ΔIL相对大)的过渡期中。这是由于,比标准下限值DL1小的占空比D以电源电流IL迅速增加(也就是说,消除电源电流IL与电流指令值IL*的背离)为目的而算出的可能性高。换言之,这是由于,与比标准下限值DL1大的占空比D相比,比标准下限值DL1小的占空比D有助于迅速增加电源电流IL(也就是说,消除电源电流IL与电流指令值IL*的背离)。这样一来,可认为,优选,占空比D比标准下限值DL1小的状态持续的期间中,通过使用比标准下限值DL1小的缓和下限值DL2来限制占空比D,使电源电流IL迅速地增加。
另一方面,在占空比D比标准下限值DL1小的状态持续的期间为预定时间以上的情况下,设想为由于进行了某种程度基于用缓和下限值DL2限制的相对小的占空比D的开关,所以电源电流IL已经增加了某种程度(也就是说,接近了电源电流IL*)。也就是说,设想为也可以不使电源电流IL迅速地增加。因此,优选,在占空比D比标准下限值DL1小的状态持续的期间不为预定期间以下的情况下,使用标准下限值DL1来限制占空比D。
同样地,使用标准上限值DH1限制前的占空比D比标准上限值DH1大的情况容易发生在电源电流IL与电流指令值IL*大大背离(也就是说,电流偏差ΔIL相对较大)的过渡期中。这是由于,比标准上限值DH1大的占空比D以迅速减小电源电流IL(也就是说,消除电源电流IL与电流指令值IL*的背离)为目的而算出的可能性高。也就是说,这是由于,与比标准上限值DH1小的占空比D相比,比标准上限值DH1大的占空比D有助于迅速减小电源电流IL(也就是说,消除电源电流IL与电流指令值IL*的背离)。这样一来,可认为,优选,占空比D比标准上限值DH1大的期间中,通过使用比标准上限值DH1大的缓和上限值DH2来限制占空比D,使电源电流IL迅速地减小。
另一方面,占空比D比标准上限值DH1小的状态持续的期间为预定时间以上的情况下,设想为由于进行了某种程度基于用缓和上限值DH2限制的相对大的占空比D的开关,所以电源电流IL已经减小了某种程度(也就是说,接近了电源电流IL*)。也就是说,设想为不使电源电流IL迅速地减小也可以。因此,优选,在占空比D比标准上限值DH1大的状态持续的期间不为预定期间以下的情况下,使用标准上限值DH1来限制占空比D。
如以上说明的那样,在第五工作例中也享受与第一工作例同样的效果。
除此以外,如上所述,占空比D比标准下限值DL1小的状态持续的期间实质上与电源电流IL是否与电流指令值IL*大大背离(也就是说,电流偏差ΔIL是否比第一阈值TH1小)的判定结果紧密关联。同样地,占空比D标准上限值DH1大的状态持续的期间实质上与电源电流IL是否与电流指令值IL*大大背离(也就是说,电流偏差ΔIL是否比第二阈值TH2大)的判定结果紧密关联。因此,在第五工作例中,占空比切换判定部617能够通过取代直接地监视电流偏差ΔIL而间接地监视电流偏差ΔIL(也就是说,监视与电流偏差ΔIL的变化密切关联的其他参数)来缓和上限值DH和下限值DL。
此外,在第五工作例中,与第二工作例同样地,也可以缓和下限值DL,来取代使用0%这样的占空比D。同样地,也可以缓和上限值DH,来取代使用100%这样的占空比D。
此外,本发明能够在不违反能够从权利要求书和说明书整体读取的发明主旨或思想的范围内进行适当变更,伴随这样的变更的电压转换控制装置也包含于本发明的技术思想中。
标号说明
2 车轮
3 动力分配机构
4 发动机
10 升压转换器
20 变换器
30 变换器
60 ECU
611、613 减法运算器
612 电压控制运算部
614 电流控制运算部
615 限制器
616 占空比切换控制部
617 占空比切换判定部
618 载波比较器
619 载波生成器
631 阈值设定部
641 保持时间设定部
B 蓄电装置
C1、C2 电容器
D1、D2 二极管
PL1、PL2 电源线
Q1、Q2 晶体管
SL 接地线
Vb 电源电压
Vm 电容器电压
IL 电源电流
IL* 电流指令值
MG1、MG2 电动发电机
Claims (9)
1.一种电压转换控制装置(60),控制电压转换器(10),所述电压转换器(10)能够对蓄电装置(B)的输出电压进行转换且具备串联连接的高电位侧的上侧开关元件(Q1)和低电位侧的下侧开关元件(Q2),所述电压转换控制装置(60)的特征在于,具备:
算出单元(614),算出占空比(D),以使得所述蓄电装置的输出电流(IL)成为目标值(IL*)且所述占空比保持在预定的容许范围内,所述占空比(D)表示将所述上侧开关元件设为接通的期间的比例;
限制缓和单元,在从所述目标值减去所述输出电流得到的电流偏差(△IL)大于正的第一阈值(TH1)的情况下,与所述电流偏差成为所述第一阈值以下的情况相比,减小所述容许范围的下限值(DL);以及
控制单元(618),控制所述上侧开关元件和所述下侧开关元件,以进行与由所述算出单元算出的占空比相应的开关控制。
2.一种电压转换控制装置(60),控制电压转换器(10),所述电压转换器(10)能够对蓄电装置(B)的输出电压进行转换且具备串联连接的高电位侧的上侧开关元件(Q1)和低电位侧的下侧开关元件(Q2),所述电压转换控制装置(60)的特征在于,具备:
算出单元(614),算出占空比(D),以使得所述蓄电装置的输出电流(IL)成为目标值(IL*)且所述占空比保持在预定的容许范围内,所述占空比(D)表示将所述上侧开关元件设为接通的期间的比例;
限制缓和单元,在从所述目标值减去所述输出电流得到的电流偏差(△IL)小于负的第二阈值(TH2)的情况下,与所述电流偏差成为所述第二阈值以上的情况相比,增大所述容许范围的上限值(DH);以及
控制单元(618),控制所述上侧开关元件和所述下侧开关元件,以进行与由所述算出单元算出的占空比相应的开关控制。
3.根据权利要求1或2所述的电压转换控制装置(60),其特征在于,
在所述电流偏差(△IL)大于正的第一阈值(TH1)的情况下,所述限制缓和单元将所述容许范围的下限值(DL)设定为0%。
4.根据权利要求1或2所述的电压转换控制装置(60),其特征在于,
在所述电流偏差(△IL)小于负的第二阈值(TH2)的情况下,所述限制缓和单元将所述容许范围的上限值(DH)设定为100%。
5.根据权利要求1所述的电压转换控制装置(60),其特征在于,
所述限制缓和单元变更所述第一阈值(TH1),以使得所述上侧开关元件(Q1)和所述下侧开关元件(Q2)中的至少一方的元件温度大于预定温度的情况下的所述第一阈值小于所述元件温度成为预定温度以下的情况下的所述第一阈值。
6.根据权利要求2所述的电压转换控制装置(60),其特征在于,
所述限制缓和单元变更所述第二阈值(TH2),以使得所述上侧开关元件(Q1)和所述下侧开关元件(Q2)中的至少一方的元件温度大于预定温度的情况下的所述第二阈值大于所述元件温度成为预定温度以下的情况下的所述第二阈值。
7.根据权利要求1或2所述的电压转换控制装置(60),其特征在于,
所述控制单元(618)控制所述上侧开关元件(Q1)和所述下侧开关元件(Q2),以进行与保持在由所述限制缓和单元(615,616,617,631,641)缓和得到的容许范围内的所述占空比(D)相应的开关控制,直到经过所述输出电流(IL)成为所述目标值(IL*)为止所需的期间。
8.一种电压转换控制装置(60),控制电压转换器(10),所述电压转换器(10)能够对蓄电装置(B)的输出电压进行转换且具备串联连接的高电位侧的上侧开关元件(Q1)和低电位侧的下侧开关元件(Q2),所述电压转换控制装置(60)的特征在于,具备:
算出单元(614),算出占空比(D),以使得所述蓄电装置的输出电流(IL)成为目标值(IL*)且所述占空比保持在预定的容许范围内,所述占空比(D)表示将所述上侧开关元件设为接通的期间的比例;
限制缓和单元,在所述算出单元(614)不考虑所述容许范围而算出的所述占空比(D)变为没有保持在缓和前的所述容许范围内起的经过期间为预定期间以下的情况下,减小所述容许范围的下限值;以及
控制单元(618),控制所述上侧开关元件和所述下侧开关元件,以进行与由所述算出单元算出的占空比相应的开关控制。
9.一种电压转换控制装置(60),控制电压转换器(10),所述电压转换器(10)能够对蓄电装置(B)的输出电压进行转换且具备串联连接的高电位侧的上侧开关元件(Q1)和低电位侧的下侧开关元件(Q2),所述电压转换控制装置(60)的特征在于,具备:
算出单元(614),算出占空比(D),以使得所述蓄电装置的输出电流(IL)成为目标值(IL*)且所述占空比保持在预定的容许范围内,所述占空比(D)表示将所述上侧开关元件设为接通的期间的比例;
限制缓和单元,在所述算出单元(614)不考虑所述容许范围而算出的所述占空比(D)成为超过缓和前的所述容许范围的上限值(DH)起的经过期间为预定期间以下的情况下,增大所述上限值;以及
控制单元(618),控制所述上侧开关元件和所述下侧开关元件,以进行与由所述算出单元算出的占空比相应的开关控制。
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