CN104782035B - 升压转换器的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明能够防止执行间歇升压时的输出不足。控制能够通过升压控制对电源电压VB进行升压的升压转换器的控制装置，具备：间歇控制单元，其基于所检测到的升压转换器的输出电压VH，执行间歇处理以使该输出电压VH维持在包含目标值的电压变动允许范围内；平均值算出单元，其算出间歇处理的执行期间内的输出电压VH的平均值；以及目标值修正单元，其在所算出的平均值低于目标值且低于负载装置的要求电压值的情况下对目标值进行增量修正。

Description

升压转换器的控制装置
技术领域
本发明涉及在例如车辆用的电力供给系统中对升压转换器进行控制的升压转换器的控制装置的技术领域。
背景技术
作为与升压转换器的控制相关的装置，专利文献1公开了在极小负载状态下即使使升压转换器的动作休止也能够保持升压转换器的输出电压的负载驱动系统的控制装置。
根据该装置，在多个负载的各负载电力的总和即总负载电力为跨过零的预定范围内的值时使转换器的开关动作休止。另外，在总负载电力为该预定范围内的值时，修正对负载驱动控制部的任一个做出的指令，以使指令值与升压转换器的输出电压的偏差的绝对值减小。因此，在极小负载状态下即使使转换器的动作休止也能够保持升压转换器的输出电压。另外，由于只要处于极小负载状态或无负载状态就能够使升压转换器休止，所以能够降低在升压转换器的损耗。
此外，在电池异常时的失效保护(fail safe)的技术领域中，提出了如下的电动车辆的电源控制装置，其在电池异常时对升压转换器的门进行关闭控制，在电动发电机MG1和MG2间取得电力平衡，以使升压转换器的输入侧电压VL与输出侧电压VH之间维持VL<VH的关系(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2011-015603号公报
专利文献2：日本特开2010-247725号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来，升压转换器的开关性能得到飞跃性提高，也能够进行以往不可能的间歇升压。间歇升压即意味着主动反复升压动作和升压停止动作的意思。在执行间歇升压的情况下，因为在升压停止期间升压转换器的升压损耗为零，所以包含电源、升压转换器以及负载装置的系统整体的损耗(以下，适当称为“系统损耗”)能够大幅降低。
另一方面，在执行间歇升压的情况下，升压转换器的输出电压VH在包含目标值的预定范围内根据负载装置的驱动状态而不断地变动。因此，间歇升压的执行期间内的输出电压VH的实效值背离于本来的目标值。
在此，升压控制中的输出电压VH的目标值决定为至少能够使负载装置输出要求转矩。然而，在上述的实效值比目标值低的情况下，实效值低于与要求转矩对应的要求值，负载装置有可能无法输出要求转矩。以往，不存在针对这样的间歇升压所特有的技术问题点的有效的解决方法。
在上述专利文献1中，初看是公开了接近间歇升压的技术思想，但专利文献1所公开的技术思想实际上根本与上述的间歇升压完全不同。即，在专利文献1所公开的装置中，在升压转换器的休止期间其输出电压VH(在文献中为“二次电压V2”)不降低这一情况成为用于使升压转换器休止的条件。即，确立了该装置在输出电压VH变动或不得不变动的条件下无法使升压转换器休止这一观点。若除去理想的无负载条件，则例如也如引用文献1的第[0005]段落中所记载，通常在定义为无负载的条件下也发生微小的负载变动，而在该装置中，通过修正负载装置的指令转矩以抑制该负载变动，从而抑制了输出电压VH的变化。
然而，对负载装置要求的转矩与损耗降低涉及的升压转换器侧的情况无关。在修正对负载装置要求的转矩时，负载装置实际的输出转矩大大背离要求值，变得难以发挥负载装置本来的作用。特别是在负载装置为车辆驱动用的电动机的情况下，当对连接于车轴的驱动轴供给的转矩背离要求 转矩时，很有可能给动力性能、驾驶性能带来大的影响。因此，在该装置中，如文献中一贯记载的那样，若非极小负载(总负载电力为跨过零的预定范围)的负载区域则控制本身不成立。
如此，在专利文献1所公开的技术思想中，原本没有假定在升压停止期间输出电压VH变动的情形。因此，没有发生负载装置的输出转矩相对于要求值而言无意地不足这种问题。
本发明是鉴于所述的技术问题点而完成的，其课题在于提供一种能够在满足负载装置的驱动要求的同时执行间歇升压的升压转换器的控制装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述的问题，本发明的第1的升压转换器的控制装置，在具备直流电源、升压转换器以及电压检测单元的电力供给系统中控制所述升压转换器，所述直流电源具有电源电压VB，所述升压转换器具备开关单元，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置输出，所述升压控制包括基于目标值的所述开关单元的开关状态的切换，所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，所述控制装置的特征在于，具备：间歇控制单元，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内；平均值算出单元，其算出所述间歇处理的执行期间内的所述输出电压VH的平均值；以及目标值修正单元，其在所述算出的平均值低于所述目标值且低于所述负载装置的要求电压值的情况下对所述目标值进行增量修正。(技术方案1)。
升压控制意味着如下控制：通过升压转换器的开关状态的控制，将电源电压VB升压到与来自负载装置侧的要求相应的输出电压VH的目标值(即，电压指令值)。此外，在后述的间歇升压中，输出电压VH能够采用与目标值相比高压侧的值。该情况下，升压控制成为对输出电压VH进行降压的控制。
输出电压VH的目标值决定为满足大致两个要件。即，第1要件是降 低系统损耗(包含直流电源、升压转换器以及负载装置的电力供给系统整体的电力损耗)，第2要件是满足负载装置的要求电压(与负载装置的要求转矩对应的输出电压)。对于这样的目标值的设定方法，以往已经提出。在始终继续执行升压控制的情况下，输出电压VH稳定地收敛于目标值。因此，在设定了满足这些要件的目标值的情况下，能够稳定地不对负载装置的驱动造成障碍而尽可能地降低系统损耗(或，使其最小)。
另一方面，根据本发明的升压转换器的控制装置，能执行升压控制的间歇处理(以下，适当表达为“间歇处理”)。间歇处理是指，如上所述反复进行升压控制的停止和升压控制的再次开始(即，停止的解除)的处理。升压转换器的升压动作伴有因开关单元的开关波纹(switching ripple)等而引起的升压损耗，而在升压控制停止的期间，该升压损耗成为零。因此，通过执行间歇升压，能够降低系统损耗。
此外，间歇处理中的升压控制的停止并不是指在升压控制中适当发生的、构成开关单元的各开关元件各自的动作的停止，而是指升压转换器的升压动作本身的停止即关闭(shut down)。在这种升压转换器的一般性的控制中，每当作为三角波的载波信号和与升压指令电压对应的占空比信号一致时，切换开关元件的开关状态。在此，在开关单元由一个开关元件构成的情况下(例如，单臂型的升压转换器等正是如此)，在发生从接通向断开的切换的定时(timing)，能够看作开关单元暂时完全停止，但是这样的完全停止只不过是作为升压控制的一个环节而必然发生的完全停止，本发明的升压转换器的停止是不同意思的停止。
此外，取代间歇地执行升压控制而尽可能维持升压控制停止的状态之意的技术思想，如上述现有技术文献(例如，上述专利文献1)所记载的那样是以往周知的。即，该情况下，本来，若升压转换器处于停止状态则根据负载装置的驱动条件而趋势性自然增减的输出电压VH，通过负载装置侧的驱动条件的修正而维持。关于该技术思想，针对使升压转换器的升压控制停止这一点也同样。
然而，这样不容许输出电压VH的变动而仅在负载装置侧核对收支结 果(帳尻)的技术思想，换言之，使升压控制停止和维持升压转换器的输出电压VH成为唯一的关系的技术思想是不自然并且不合理的。其原因在于，对于违反若负载装置处于电力再生状态则蓄积于升压转换器的电能增加、若负载装置处于牵引状态则该电能减少这一自然趋势而维持输出电压VH，只有在原本输出电压VH就不发生变动的极端限定的负载区域使升压控制停止，或者无视对负载装置要求的转矩(例如，用于驱动能够搭载电力供给系统的车辆的驱动转矩)。
与此相对，本发明的间歇升压是指，在容许输出电压VH在预先设定的预定范围内、或按照预先设定的设定基准每次分别单独进行具体设定的预定范围内的变动之后实施的升压控制的停止措施。即，本发明的升压转换器的控制装置以近年来的开关单元的开关性能(例如，开关频率)的飞跃性提高为背景，发现了能够将升压转换器的动作状态作为控制要素来利用这一点，确立于将升压转换器作为一种电力控制装置来积极使用的技术性前提。因此，在难以在负载装置侧核对收支结果的负载条件下也能够毫无问题地停止升压控制，与上述现有技术相比，升压控制的停止频度显著提高，另外，升压控制的停止期间显著变长。因此，能够适当地降低系统损耗。
可是，在执行间歇升压时，输出电压VH根据负载装置的驱动状态而变动，几乎不会稳定地收敛于目标值。因此，本发明的间歇升压被执行以使输出电压VH维持在包含目标值的预定范围内。此外，输出电压VH应维持的该预定范围能够包括例如下述(1)～(6)的范围。此外，它们也能够进行适当组合。
(1)比电源电压VB高的高压侧的范围
(2)比升压转换器的耐电压低的低压侧的范围
(3)与目标值的偏差为预定值以内的范围
(4)相对于目标值成为预定比例以内的范围
(5)与目标值相比较而在负载驱动时所产生的损耗的增加量成为预定值以内的范围
(6)与目标值相比较而在负载驱动时所产生的损耗的增加量成为预定比例以内的范围
另外，该预定范围优选考虑输出电压VH的振动(电压振动)的程度和负载装置的要求电压而决定。电压振动与负载装置的转矩变动有关系，在预定范围过宽的情况下，有可能在无法无视该转矩变动的程度方面显著。另外，如果预定范围的下限值为负载装置的要求电压值以上，则由于因间歇升压导致的输出电压VH的变动，负载装置的驱动被限制的可能性变低。
可是，在间歇升压的执行期间，由于输出电压VH不断地变动，通过输出电压VH对间歇升压执行时的升压转换器的输出特性进行评价未必准确。更具体而言，例如实践上通过预定期间内的平均值等其实效值进行评价。对于输出电压VH的实效值，在负载装置被牵引驱动的情况下比目标值低，在负载装置被再生驱动的情况下比目标值高。
在此，在负载装置于牵引侧被驱动的情况下负载装置的要求电压(也可以表达为负载装置的要求转矩或要求输出)增加时，升压转换器是否能够满足负载装置的要求成为重要的问题。这是因为：若升压转换器的输出电压VH相对于负载装置的要求电压而言不足，则负载装置的最大输出(或最大转矩)相对于要求输出(或要求转矩)而言不足。
另一方面，在本发明的升压转换器的控制装置中，将由平均值算出单元算出的输出电压VH的平均值作为判断指标，对输出电压VH的目标值进行修正。更具体而言，在所算出的平均值低于目标值且低于负载装置的要求电压值的情况下，对目标值进行增量修正。输出电压VH的平均值是指上述的实效值，平均值低于目标值的情况即意味着负载装置被牵引驱动。若在牵引驱动时平均值低于要求电压值，则无法充分应对负载装置将来的或不远未来的(例如，下次的)要求电压。在对目标值进行了增量修正的情况下，间歇升压中的输出电压VH的平均值也上升，因此能够防止负载装置的驱动被限制的情形。
此外，输出电压VH的平均值是指在间歇升压的执行期间对输出电压VH适当地实施平均化处理得到的值，作为该平均化处理能够应用各种方 法。例如，平均化处理可以是将在每个采样周期所检测到的输出电压VH的值相加且将该相加值除以采样期间的长度的一般的加法平均处理。或者，在所检测到的输出电压VH的值的可靠性不一致情况下，也可以是在对具有高可靠性的采样值赋予大权重的基础上进行的加法平均处理。
在本发明的第1的升压转换器的控制装置的一个技术方案中，所述目标值修正单元基于所述要求电压值与所述算出的平均值的差分对所述目标值进行增量修正(技术方案2)。
根据该技术方案，基于要求电压值与平均值的差分对目标值进行增量修正。例如，将该差分加到上次的目标值上。或者，将对该差分乘以预定的修正系数得到的值加到上次的目标值上。因此，能够根据负载装置的要求电压值适当地修正目标值。
在本发明的第1的升压转换器的控制装置的另一技术方案中，所述间歇控制单元在执行所述间歇处理时，在所述升压控制的执行期间所述检测到的输出电压VH达到了所述目标值的情况下使所述升压控制停止，在所述升压控制的停止期间所述检测到的输出电压VH达到了所述预定范围的边界值的情况下使所述升压控制再次开始。(技术方案3)。
根据该技术方案，能够将升压转换器的输出电压VH良好地维持在预定范围内。
另外，在升压控制的间歇处理中，例如，依次反复升压控制的执行和停止，使得：通过在升压控制停止而输出电压VH增加或减少的过程中输出电压VH达到上述范围的上限值或下限值，从而再次开始升压控制，通过输出电压VH达到目标值或收敛于目标值等而满足了停止条件，从而再次停止升压控制。
在此，若将升压控制的间歇处理中的与由时间序列上相互连续的升压控制的执行期间和停止期间构成的期间相当的处理定义为单位间歇处理，则间歇升压通过该单位间歇处理的反复而构成。如果在该单位间歇处理中算出输出电压VH的平均值，则能够将所设定的目标值与平均值的偏差有意义地利用于升压控制的目标值的修正。
此外，所谓该“由升压控制的执行期间和停止期间构成的期间”，在概念上包括以下两方：从升压控制停止的时刻经过升压控制的再次开始而到再次停止的时刻为止的期间；和从升压控制开始的时刻经过升压控制的停止而到再次开始的时刻为止的期间。
在本发明的第1的升压转换器的控制装置的另一技术方案中，所述间歇控制单元在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理(技术方案4)。
根据该技术方案，在输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下允许间歇处理。输出电压VH的变动幅度是包括遍及某程度的期间的输出电压VH的举动的定量性指标的概念，其定义并非唯一。例如，输出电压VH的变动幅度也可以是某期间内的目标值(升压指令电压)与输出电压VH的偏差的平均值。或者，也可以是在某期间内所产生的目标值(升压指令电压)与输出电压VH的偏差的最大值。或者，输出电压VH的变动幅度也可以是某期间内的输出电压VH的变化量的最大值。
根据该技术方案，由于在输出电压VH稳定的情况下允许执行间歇处理，所以对总损耗降低而言能够期待确切的效果。另外，在目标值(升压指令电压)发生变化的情况下，由于输出电压VH也相应地发生变化，所以结果其变动幅度也容易变大。即，根据该技术方案，通过预定值的设定如何，针对这样目标值发生变化的情况也能够容易禁止间歇处理的执行，从而对于总损耗降低而言能够得到确切的效果。
为了解决上述问题，本发明的第2的升压转换器的控制装置，在具备直流电源、升压转换器以及电压检测单元的电力供给系统中控制所述升压转换器，所述直流电源具有电源电压VB，所述升压转换器具备开关单元，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置输出，所述升压控制包括基于目标值的所述开关单元的开关状态的切换，所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，所述控制装置的特征在于，具备：间歇控制单元，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内；以 及目标值修正单元，其在所述预定范围的下限值低于所述负载装置的要求电压值的情况下对所述目标值进行增量修正。(技术方案5)。
在本发明的第2的升压转换器的控制装置中，在预定范围的下限值低于要求电压值的情况下对目标值进行增量修正。限于在进行间歇升压以使输出电压VH维持在预定范围内的情况下，预定范围的下限值理论上成为输出电压VH的平均值可采用的最小值。即，通过利用预定范围的下限值，即使不经过算出输出电压VH的平均值的过程，也能够满足负载装置的驱动要求。
根据第2的升压转换器的控制装置，与第1的升压转换器的控制装置相比，由于进行偏向安全侧的判断而在目标值的修正精度这一方面较差，但是与不需要算出平均值的过程相应地在即时性方面优良。特别是，为了算出输出电压VH的平均值而需要相应的时间，有时也难以算出实践上有意义的平均值。例如，负载装置的驱动条件发生过渡性变化的情况等就相当于此。在这种情况下，负载装置的要求电压也比较高的情况多，更为要求即时性，因此第2的升压转换器的控制装置恰好发挥功能。
在本发明的第2的升压转换器的控制装置的一个技术方案中，所述目标值修正单元基于所述要求电压值与所述下限值的差分对所述目标值进行增量修正(技术方案6)。
根据该技术方案，基于要求电压值与平均值的差分对目标值进行增量修正。例如，将该差分加到上次的目标值上。或者，将对该差分乘以预定的修正系数得到的值加到上次的目标值上。因此，能够根据负载装置的要求电压值来适当地修正目标值。
在本发明的第2的升压转换器的控制装置的另一技术方案中，所述间歇控制单元在执行所述间歇处理时，在所述升压控制的执行期间所述检测到的输出电压VH达到了所述目标值的情况下使所述升压控制停止，在所述升压控制的停止期间所述检测到的输出电压VH达到了所述预定范围的边界值的情况下使所述升压控制再次开始(技术方案7)。
根据该技术方案，能够将升压转换器的输出电压VH良好地维持在预 定范围内。
另外，在升压控制的间歇处理中，例如，依次反复升压控制的执行和停止，使得：通过升压控制停止而输出电压VH增加或减少的过程中输出电压VH达到上述范围的上限值或下限值，从而再次开始升压控制，通过输出电压VH达到目标值或收敛于目标值等而满足停止条件，从而再次停止升压控制。
在此，若将升压控制的间歇处理中的与由时间序列上相互连续的升压控制的执行期间和停止期间构成的期间相当的处理定义为单位间歇处理，则间歇升压通过该单位间歇处理的反复而构成。如果在该单位间歇处理中算出输出电压VH的平均值，则能够将所设定的目标值与平均值的偏差有意义地利用于升压控制的目标值的修正。
此外，所谓该“由升压控制的执行期间和停止期间构成的期间”，在概念上包括以下两方：从升压控制停止的时刻经过升压控制的再次开始而到再次停止的时刻为止的期间；和从升压控制开始的时刻经过升压控制的停止而到再次开始的时刻为止的期间。
在本发明的第2的升压转换器的控制装置的另一技术方案中，所述间歇控制单元在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理(技术方案8)。
根据该技术方案，在输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下允许间歇处理。输出电压VH的变动幅度是包括遍及某程度的期间的输出电压VH的举动的定量性指标的概念，其定义并非唯一。例如，输出电压VH的变动幅度也可以是某期间内的目标值(升压指令电压)与输出电压VH的偏差的平均值。或者，也可以是在某期间内所产生的目标值(升压指令电压)与输出电压VH的偏差的最大值。或者，输出电压VH的变动幅度也可以是某期间内的输出电压VH的变化量的最大值。
根据该技术方案，由于在输出电压VH稳定的情况下允许执行间歇处理，所以对总损耗降低而言能够期待确切的效果。另外，在目标值(升压指令电压)发生变化的情况下，由于输出电压VH也相应地发生变化，所 以结果其变动幅度也容易变大。即，根据该技术方案，通过预定值的设定如何，针对这样目标值发生变化的情况也能够容易禁止间歇处理的执行，从而对于总损耗降低而言能够得到确切的效果。
为了解决上述问题，本发明的第3的升压转换器的控制装置，在具备直流电源、升压转换器以及电压检测单元的电力供给系统中控制所述升压转换器，所述直流电源具有电源电压VB，所述升压转换器具备开关单元，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置输出，所述升压控制包括基于目标值的所述开关单元的开关状态的切换，所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，所述控制装置的特征在于，具备：间歇控制单元，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内；平均值算出单元，其算出所述间歇处理的执行期间内的所述输出电压VH的平均值；以及禁止单元，其在所述算出的平均值低于所述目标值且低于所述负载装置的要求电压值的情况下禁止所述间歇处理的执行。(技术方案9)。
在本发明的第3的升压转换器的控制装置中，取代在上述第1的升压转换器的控制装置中对目标值进行增量修正而禁止间歇升压，执行通常的升压控制(始终升压)。因此，间歇升压所涉及的系统损耗降低效果消失，取而代之，能够进一步切实地驱动负载装置。
在本发明的第3的升压转换器的控制装置的一个技术方案中，所述间歇控制单元在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理(技术方案10)。
根据该技术方案，在输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下允许间歇处理。输出电压VH的变动幅度是包括遍及某程度的期间的输出电压VH的举动的定量性指标的概念，其定义并非唯一。例如，输出电压VH的变动幅度也可以是某期间内的目标值(升压指令电压)与输出电压VH的偏差的平均值。或者，也可以是在某期间内所产生的目标值(升压指令电压)与输出电压VH的偏差的最大值。或者，输出电压VH的变动 幅度也可以是某期间内的输出电压VH的变化量的最大值。
根据该技术方案，由于在输出电压VH稳定的情况下允许执行间歇处理，所以对总损耗降低而言能够期待确切的效果。另外，在目标值(升压指令电压)发生变化的情况下，由于输出电压VH也相应地发生变化，所以结果其变动幅度也容易变大。即，根据该技术方案，通过预定值的设定如何，针对这样目标值发生变化的情况也能够容易禁止间歇处理的执行，从而对于总损耗降低而言能够得到确切的效果。
为了解决上述的问题，本发明的第4的升压转换器的控制装置，在具备直流电源、升压转换器以及电压检测单元的电力供给系统中控制所述升压转换器，所述直流电源具有电源电压VB，所述升压转换器具备开关单元，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置输出，所述升压控制包括基于目标值的所述开关单元的开关状态的切换，所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，所述控制装置的特征在于，具备：间歇控制单元，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内；以及禁止单元，其在所述预定范围的下限值低于所述负载装置的要求电压值的情况下禁止所述间歇处理的执行。(技术方案11)。
在本发明的第4的升压转换器的控制装置中，取代在上述第2的升压转换器的控制装置中对目标值进行增量修正而禁止间歇升压，执行通常的升压控制(始终升压)。因此，间歇升压所涉及的系统损耗降低效果消失，取而代之，能够进一步切实地驱动负载装置。
在本发明的第4的升压转换器的控制装置的一个技术方案中，所述间歇控制单元在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理(技术方案12)。
根据该技术方案，在输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下允许间歇处理。输出电压VH的变动幅度是包括遍及某程度的期间的输出电压VH的举动的定量性指标的概念，其定义并非唯一。例如，输出电压VH的变动幅度也可以是某期间内的目标值(升压指令电压)与输出电压 VH的偏差的平均值。或者，也可以是在某期间内所产生的目标值(升压指令电压)和输出电压VH的偏差的最大值。或者，输出电压VH的变动幅度也可以是某期间内的输出电压VH的变化量的最大值。
根据该技术方案，由于在输出电压VH稳定的情况下允许执行间歇处理，所以对总损耗降低而言能够期待确切的效果。另外，在目标值(升压指令电压)发生变化的情况下，由于输出电压VH也相应地发生变化，所以结果其变动幅度也容易变大。即，根据该技术方案，通过预定值的设定如何，针对这样目标值发生变化的情况也能够容易禁止间歇处理的执行，从而对于总损耗降低而言能够得到确切的效果。
根据接下来说明的实施方式可以清楚本发明的这样的作用以及其他优点。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的马达驱动系统的系统结构图。
图2是图1的马达驱动系统的控制装置中的升压控制部的框图。
图3是图1的马达驱动系统的控制装置中的其他升压控制部的框图。
图4是图1的马达驱动系统的控制装置中的变换器控制部的框图。
图5是图1的马达驱动系统中的间歇控制处理的流程图。
图6是例示图5的间歇控制处理的执行过程中的升压转换器的输出电压VH和升压损耗Lcv的一时间推移的时间图。
图7是例示执行图5的间歇控制处理的情况下的转换器损耗Lcvt和电池电流IB的关系的图。
图8是对输出电压VH的下冲(undershoot)进行说明的图。
图9是对电动发电机的驱动条件的变化进行说明的图。
图10是图1的马达驱动系统中的间歇升压辅助处理的流程图。
图11是本发明的第2实施方式的间歇升压辅助处理的流程图。
图12是本发明的第3实施方式的间歇升压辅助处理的流程图。
图13是本发明的第4实施方式的间歇升压辅助处理的流程图。
具体实施方式
<发明的实施方式>
以下，参照附图，针对本发明的各种实施方式进行说明。
<第1实施方式>
<实施方式的结构>
首先，参照图1，说明本实施方式的马达驱动系统10的结构。在此，图1是概念性表示马达驱动系统10的结构的系统结构图。
在图1中，马达驱动系统10搭载于未图示的车辆，具备控制装置100、升压转换器200、变换器300以及直流电源B，是构成为能够驱动成为车辆的驱动力源的作为负载装置的电动发电机MG的本发明的“电力供给系统”的一例。
控制装置100是构成为能够控制马达驱动系统10的动作的作为本发明的“升压转换器的控制装置”的一例的电子控制单元。控制装置100例如构成为能够采用ECU(Electronic Controlled Unit)等各种电子控制装置、各种控制器或微型电脑装置等方式的计算机系统。控制装置100具备在图1中未图示的升压控制部110和变换器控制部120，各控制部的结构稍后描述。另外，控制装置100具备ROM(Read Only Memory)、RAM(RandomAccess Memory)等存储装置。
直流电源B例如是将多个(例如，数百个)镍氢电池、锂离子电池等各种二次电池单元(cell)(例如，单元电压为数V)串联连接而成的电源电压VB(例如，200V)的二次电池单元。此外，作为直流电源B，也可以取代这种二次电池或者除此之外，使用双电荷层电容器、大容量的电容器、飞轮等。
升压转换器200是具备电抗器L1、开关元件Q1及Q2、二极管D1及D2、电容器C的作为本发明的“升压转换器”的一例的升压电路。
在升压转换器200中，电抗器L1的一端与连接于直流电源B的正极的正极线(省略标号)连接，另一端与开关元件Q1和开关元件Q2的中间 点、即开关元件Q1的发射极端子和开关元件Q2的集电极端子的连接点连接。
开关元件Q1及Q2是在上述正极线和与直流电源B的负极连接的负极线(省略标号)之间串联连接的本发明的“开关单元”的一例。开关元件Q1的集电极端子与上述正极线连接，开关元件Q2的发射极端子与上述负极线连接。二极管D1及D2是在各开关元件中仅容许从发射极侧向集电极侧的电流的整流元件。
此外，在本实施方式中，开关元件包括相比于与电抗器L1的端部连接的连接点而处于高电位侧的开关元件Q1、和相比于与电抗器L1的端部连接的连接点而处于低电位侧的开关元件Q2，并构成双臂型的升压转换器。但是，这样的开关元件的结构是一例，升压转换器也可以是在图1中仅具备开关元件Q2的单臂型升压转换器。
开关元件Q1及Q2以及后述的变换器300的各开关元件(Q3至Q8)例如作为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、电力用MOS(Metal OxideSemiconductor：金属氧化物半导体)晶体管等而构成。
电容器C是在正极线和负极线之间连接的电容器。该电容器C的端子间电压、即正极线与负极线之间的电位差VH是升压转换器200的输出电压。此外，自此之后将电容器C的输出电压VH适当表达为“输出电压VH”。
变换器300是具备包括p侧开关元件Q3及n侧开关元件Q4的U相臂(省略标号)、包括p侧开关元件Q5及n侧开关元件Q6的V相臂(省略标号)以及包括p侧开关元件Q7及n侧开关元件Q8的W相臂(省略标号)的电力变换器。变换器300的各个臂在上述正极线和上述负极线之间并联连接。
此外，开关元件Q3至Q8与开关元件Q1及Q2同样，分别连接有使电流从发射极侧流向集电极侧的整流用二极管D3至D8。另外，变换器300中的各相臂的p侧开关元件和n侧开关元件的中间点分别与电动发电机 MG的各相线圈连接。
电动发电机MG是在转子埋设有永磁体而成的3相交流电动发电机。电动发电机MG与未图示的车辆的驱动轮机械地连结，构成为能够产生用于驱动车辆的转矩。另外，电动发电机MG主要在车辆制动时，也能够接受车辆的动能的输入而进行电力再生(即，发电)。在该车辆是除了电动发电机MG以外还具备作为动力源的发动机的混合动力车辆的情况下，该电动发电机MG也可以构成为与该发动机机械地连结，能够利用发动机的动力进行电力再生，或者辅助发动机的动力。此外，本实施方式的车辆既可以是这种混合动力车辆，也可以是仅具备该电动发电机MG作为动力源的电动汽车。
在马达驱动系统10中附设有未图示的传感器组，对直流电源B的电压VB、在升压转换器200的电抗器L1中流动的电池电流IB(本发明的“在直流电源或升压转换器中流动的电流”的一例)、输出电压VH、变换器300中的v相电流Iv、w相电流Iw以及作为电动发电机MG的转子的旋转角的马达旋转相位θ等进行适当检测。另外，构成这些传感器组的传感器分别与控制装置100电连接，所检测到的值能够被控制装置100适当参照。
在马达驱动系统10中，升压转换器200及变换器300与控制装置100电连接，通过控制装置100控制其驱动状态。
接着，参照图2，针对在控制装置100中控制升压转换器200的升压控制部110的结构进行说明。在此，图2是升压控制部110的框图。此外，在该图中，对与图1重复的部位标注同一标号且适当省略其说明。
在图2中，升压控制部110具备变换器输入运算部111、加减法运算器112、电压控制运算部113、载波生成部114以及比较器115。另外，升压控制部110构成为能够按照预先存储于ROM的控制程序，执行升压控制以及后述的间歇控制处理以及间歇升压辅助处理。
升压控制是基于转换器控制信号PWC将正极线和负极线之间的电压、即输出电压VH升压至直流电源B的电源电压VB以上的控制。在升压控 制中，若输出电压VH比目标值VHtg(也称为指令值)低，则相对增大开关元件Q2的接通占空比，能够使在正极线中从直流电源B侧向变换器300侧流动的电流增加，从而能够使输出电压VH上升。另一方面，若输出电压VH比目标值VHtg高，则相对增大开关元件Q1的接通占空比，能够使在正极线中从变换器300侧向直流电源B侧流动的电流增加，从而能够使输出电压VH降低。
变换器输入运算部111是设定升压转换器200的输出电压VH的目标值VHtg(即，本发明的“目标值”的一例)的电路。目标值VHtg以使包含升压转换器200、变换器300以及电动发电机MG的电力系统整体的损耗即系统损耗Lsys最小的方式进行决定。
加减法运算部112从目标值VHtg减去输出电压VH的检测值，将减法运算结果向电压控制运算部113输出。电压控制运算部113在从加减法运算部112接收到从目标值VHtg减去输出电压VH的检测值而得到的减法运算结果时，运算用于使输出电压VH与目标值VHtg一致的控制量。此时，例如，使用包括比例项(P项)及积分项(I项)的公知的PI控制运算等。电压控制运算部113将所算出的控制量作为电压指令值输出至比较器115。
另一方面，载波生成部114生成由三角波构成的载波信号，向比较器115输出。在比较器115中，将从电压控制运算部113供给的电压指令值与该载波信号进行比较，生成根据该电压值的大小关系而逻辑状态变化的前述的转换器控制信号PWC。该生成的转换器控制信号PWC被输出至升压转换器200的开关元件Q1及Q2。升压控制部110如上那样构成。
此外，图2所例示的结构是实现电压控制的电路结构，但是升压转换器200的控制方式并不限定于这样的电压控制。在此，参照图3，针对控制装置100的升压控制部110’的结构进行说明。在此，图3是升压控制部110’的框图。此外，在该图中，对与图2重复的部位标注同一标号且适当省略其说明。
在图3中，对于升压控制部110’，在电压控制运算部113和比较器115 之间具备加减法运算器117及电流控制运算部118。
另一方面，载波生成部114除了向比较器115输出以外，还向S/H(采样保持)电路116输出。S/H电路116在从载波生成部114接受的载波信号的波峰及波谷的定时(timing)对电池电流IB进行采样。
在此，对于升压控制部110’，在电压控制运算部113中，生成用于使输出电压VH与目标值VHtg一致的电流指令值IR，加减法运算器117从该电流指令值IR中减去由S/H电路116采样保持的电池电流IB的检测值。减法运算的结果被输出至电流控制运算部118。
在电流控制运算部118中，运算用于使电池电流IB与电流指令值IR一致的控制量。此时，例如，使用包括比例项(P项)及积分项(I项)的公知的PI控制运算等。电流控制运算部118将算出的控制量作为占空指令值d输出至比较器115。
在比较器115中，对该占空指令值d与载波信号的大小关系进行比较，生成信号PWC且向各开关元件供给。即，升压控制部110’成为实现电流控制的电路结构。通过这样的结构也能够适当控制升压转换器200。
接着，参照图4，针对变换器控制部120的结构进行说明。在此，图4是变换器控制部120的框图。此外，在该图中，对与已经叙述的各图重复的部位标注同一标号且适当省略其说明。
在图4中，变换器控制部120包括：电流指令变换部121、电流控制部122、2相/3相变换部123、3相/2相变换部124、载波生成部114(与升压控制部110共用)以及PWM变换部125。
电流指令变换部121基于电动发电机MG的转矩指令值TR生成2相的电流指令值(Idtg、Iqtg)。
另一方面，作为反馈信息，从变换器300向3相/2相变换部124供给v相电流Iv和w相电流Iw。在3相/2相变换部124中，3相电流值从这些v相电流Iv及w相电流Iw变换为包括d轴电流Id及q轴电流Iq的2相电流值。变换后的2相电流值被输出到电流控制部122。
在电流控制部122中，基于在电流指令变换部121中生成的2相电流指令值和从该3相/2相变换部124接收到的2相电流值Id和Iq的差分，生成包括d轴电压Vd及q轴电压Vq的2相电压指令值。所生成的2相电压指令值Vd及Vq被输出至2相/3相变换部123。
在2相/3相变换部123中，2相的电压指令值Vd及Vq被变换为3相电压指令值Vu、Vv及Vw。变换后的3相电压指令值Vu、Vv及Vw被输出到PWM变换部125。
在此，PWM变换部125从载波生成部114接收具有预定的载波频率fcar的载波Car，对该载波Car和变换后的3相电压指令值Vu、Vv及Vw的大小关系进行比较。进而，PWM变换部125生成根据该比较结果而逻辑状态变化的u相开关信号Gup及Gun、v相开关信号Gvp及Gvn以及w相开关信号Gwp及Gwn并向变换器300供给。
更具体而言，与各相对应的开关信号中，标记有“p”的标识符的信号是指用于驱动各相的开关元件中p侧开关元件(Q3、Q5及Q7)的驱动信号，标记有“n”的标识符的信号是指用于驱动各相的开关元件中n侧开关元件(Q4、Q6及Q8)的驱动信号。
在此，特别是在载波Car和各相电压指令值的比较中，在各相电压指令值从比载波Car小的值到与载波Car一致时，生成用于使p侧开关元件接通(turn on)的开关信号。另外，在各相电压指令值从比载波Car大的值到与载波Car一致时，生成用于使n侧开关元件接通的开关信号。即，开关信号是接通断开表里一体的信号，就各相的开关元件而言，p侧和n侧中始终某一方为接通状态，另一方为断开状态。
在使变换器300变化或维持为由各相开关信号规定的各开关元件的驱动状态时，按照与该变化或维持的驱动状态对应的电路状态，驱动电动发电机MG。此外，这样的变换器300的控制方式是所谓PWM控制的一个方式。
此外，一般来说，车辆驱动用的电动发电机MG除了上述的PWM控制以外，多数情况下并用公知的过调制控制和矩形波控制。在本实施方式的马达驱动系统10中，变换器300的控制方式也根据车辆的行驶条件而适当切换。
<实施方式的工作>
接着，作为本实施方式的工作，针对由控制装置100执行的间歇控制处理以及间歇升压辅助处理进行说明。
<间歇控制处理的概要>
升压转换器200在需要对电池B的电源电压VB进行升压的情况下，通过前述的升压控制对电源电压VB进行升压。在升压控制中，将升压转换器200的输出电压VH稳定维持为目标值VHtg。例如，目标值VHtg能够采用约600V左右的值。
另一方面，升压转换器200的开关元件Q1及Q2在伴随升压控制的升压动作中，不断地切换开关状态。由于在该开关状态的切换中伴有被称为开关波纹的电压变动，所以升压转换器200在升压控制中始终产生升压损耗Lcv。该升压损耗Lcv成为使包括升压转换器200、变换器300及电动发电机MG的电力系统整体的损耗即系统损耗Lsys增加的要因。间歇控制处理是用于降低该系统损耗Lsys的控制，是用于间歇地进行前述的升压控制(即，进行间歇升压)的处理。
<间歇控制处理的详细内容>
在此，参照图5，针对间歇控制处理的详细内容进行说明。在此，图5是间歇控制处理的流程图。此外，间歇控制处理是以预定周期反复执行的控制。
在图5中，首先设定升压控制中的输出电压VH的目标值即目标值VHtg(步骤S101)。
目标值VHtg根据作为负载装置的电动发电机MG的驱动条件而决定。具体而言，将根据电动发电机MG的转矩指令值TR以及马达转速MRN而算出的要求输出值作为驱动条件，根据从预先通过经验、实验或理论而得到的要求输出值与目标值VHtg的关系来设定目标值VHtg。目标值VHtg被设定为相对于产生与转矩指令值TR对应的要求转矩所需要的升压转换器200的输出电压VH(以下，表达为必要电压VHn)而充分高的值。在 此，所谓充分高，具体而言，包括对目标值VHtg加减预定的偏移值OFS而得到的间歇升压中的电压变动允许范围(即，本发明的“预定范围”的一例)的下限值(即VHtg-OFS)比必要电压VHn高。
此外，在此说明的方法是与前面叙述的要件中的第2要件(满足负载装置的要求电压)相关联的方法。因此，目标值VHtg优选决定为也充分满足第1要件(降低系统损耗)。对于用于使系统损耗最小的目标值VHtg的设定方法，能够应用公知的方法。
当设定了目标值VHtg时，判定是否允许间歇升压(步骤S102)。在本实施方式中，升压转换器200的控制基本上通过间歇升压来进行。因此，基本上允许间歇升压。但是，在电动发电机MG在最大输出点(与某一马达转速MRN对应的马达转矩Tmg的最大值)附近工作的情况等高负载状态下，也可以为确保电动发电机MG的输出性能的目的而禁止间歇升压。即，在不允许间歇升压的情况下(步骤S102：否)，开始升压控制(步骤S106)，间歇控制处理结束。在该情况下，在不允许间歇升压的期间，由于不进行步骤S103至步骤S105，所以始终执行基于目标值VHtg的升压控制。
在允许间歇升压的情况下(步骤S102：是)，判定输出电压VH是否收敛于目标值VHtg(步骤S103)。在输出电压VH收敛于目标值VHtg的情况下(步骤S103：是)，关闭升压转换器200，停止升压控制(步骤S104)。在升压控制停止或在步骤S103中输出电压VH不收敛于目标值VHtg的情况下(步骤S103：否)，执行步骤S105。
在步骤S105中，判定输出电压VH是否为电压变动允许范围的下限值VHL以上且上限值VHH以下(步骤S105)。此外，如已经叙述的那样，上限值VHH通过对目标值VHtg加上偏移值OFS而得到，下限值VHL通过对目标值VHtg减去偏移值OFS而得到。偏移值OFS的值根据电压振动和输出确保方面而规定，例如，在目标值VHtg为600V左右的情况下，偏移值OFS可以为约50V左右。
在输出电压VH维持于电压变动允许范围的情况下(步骤S105：是)，间歇控制处理结束。在输出电压VH达到电压变动允许范围的上限值VHH或下限值VHL或者超过它们时(步骤S105：否)，解除升压控制的停止措施，再次开始升压控制(步骤S106)。即，通过步骤S103至步骤S106来实现间歇升压。在间歇升压中，在电动发电机MG的牵引驱动时输出电压VH在目标值VHtg与下限值VHL之间变动，同样地在再生驱动时输出电压VH在目标值VHtg与上限值VHH之间变动。
此外，本实施方式的电压变动允许范围使用偏移值OFS，将上限值VHH设定为“VHtg+OFS”，将下限值VHH设定为“VHtg-OFS”，但这样的电压变动允许范围的设定方式是一个例子。例如，上限值VHH以及下限值VHL也可以通过对目标值VHtg乘以预定的系数来设定。该情况下，规定上限值VHH的修正系数大于1，规定下限值VHL的修正系数小于1。
<间歇控制处理的效果>
接着，参照图6对间歇控制处理的效果进行说明。在此，图6是例示间歇控制处理的执行过程中的输出电压VH及升压损耗Lcv的一时间推移的时间图。
在图6中，上部分表示输出电压VH的时间推移，下部分表示升压损耗Lcv的时间推移。此外，在图6中，目标值VHtg设为VHtga(VHtga>VB)。
在输出电压VH的时间推移中，时刻t0时的输出电压VH大致稳定在目标值VHtga。即，输出电压VH收敛在图示阴影表示的停止允许范围内。在此，直到时刻t1为止该稳定状态持续的结果是升压转换器200停止。
当升压转换器200停止时，根据作为负载装置的电动发电机MG的驱动状态，输出电压VH增加或减少。在图6中，电动发电机MG处于牵引状态，时刻t1以后输出电压VH减少的时间推移例示为图示PRF_VH1(实线)。另外，电动发电机MG处于再生状态，时刻t1以后输出电压VH增加的时间推移例示为图示PRF_VH2(虚线)。此外，自此以后，以PRF_VH1为例进行说明。
当在时刻t1以后持续减少的输出电压VH在时刻t2达到基于目标值VHtga设定的下限值VHLa时，前头的间歇控制处理中的步骤S105向“否” 侧分支，再次开始升压控制。其结果，输出电压VH在时刻t3恢复为目标值VHtga。当在时刻t3输出电压VH达到目标值VHtga时，升压转换器200再次停止。
另一方面，当观察升压损耗Lcv的时间推移时，在从时刻t0到时刻t1为止的第1期间POD1大致一定的升压损耗Lcv，在时刻t1升压控制停止时成为零。升压损耗Lcv在从时刻t1到再次开始升压控制的时刻t2为止的第2期间POD2维持为零。另外，在时刻t2再次开始升压控制时，升压损耗Lcv增加，在从时刻t2到升压控制再次停止的时刻t3为止的第3期间POD3成为比零大的值。
在此，图6中的合计第2期间POD2和第3期间POD3的期间，是从升压控制的停止经过停止解除而到升压控制再次停止为止的期间，与上述的“升压控制的间歇处理中的由相互连续的升压控制的执行期间和停止期间构成的期间”的一例相当。即，合计第2期间POD2和第3期间POD3而成的期间中的处理是上述的“单位间歇处理”的一例。自此之后，将合计第2期间POD2和第3期间POD3而成的期间中的处理适当表达为“单位间歇处理”。
此外，在此，使合计第2期间POD2和第3期间POD3而成的期间为单位间歇处理的定义所涉及的期间，但这只不过是一例。即，所谓“由相互连续的升压控制的执行期间和停止期间构成的期间”，例如参照图6，也可以是将第3期间POD3和接着该第3期间的一部分未图示的升压控制的停止期间(从时刻t3到再次开始升压控制为止的期间)合计得到的期间。因此，例如，将该第3期间POD3和接着该第3期间的升压控制的停止期间合计得到的期间中的处理，也另外是该“单位间歇处理”的适合的一例。
该单位间歇处理中的升压损耗Lcv的收支，在将输出电压VH持续维持为目标值VHtg的情况设为基准(即，零)时，成为损耗降低量与损耗增加量的差分。
损耗降低量是图示损耗降低量Lcvrdc1(深斜线阴影部)与损耗降低量Lcvrdc2(浅斜线阴影部)之和，损耗增加量是图示损耗增加量Lcvinc (横线阴影部)。在图6中，使损耗降低量Lcvrdc2与损耗增加量Lcvinc的绝对值相等，由间歇控制处理实现的升压损耗Lcv的收支与损耗降低量Lcvrdc1相等。可知由于损耗降低量Lcvrdc1为负值，所以通过间歇控制控制，升压损耗Lcv大大降低。此外，升压控制停止后的输出电压VH的变动越缓慢，则该收支越向负侧变大。
接着，参照图7，对在间歇控制中每单位时间在升压转换器200产生的升压损耗Lcv进行说明。在此，图7是例示执行间歇控制的情况下的转换器损耗Lcvt与电池电流IB的关系的图。此外，转换器损耗Lcvt是将单位间歇处理中的升压损耗Lcv的总和除以该单位间歇处理的期间的长度而得到的值，意味着每单位时间在升压转换器200产生的升压损耗Lcv。
在图7中，纵轴表示转换器损耗Lcvt，横轴表示电池电流IB。
图示PRF_Lcvtcmp(参照虚线)是比较例，示出了不执行本实施方式的间歇控制处理而在该期间将输出电压VH维持为目标值VHtg的情况下的转换器损耗。
另一方面，图示PRF_Lcvt(参照实线)示出了执行本实施方式的间歇控制处理的情况下的转换器损耗Lcvt。这样，在执行本实施方式的间歇控制处理的情况下，若参照图6，则由于在第2期间POD2升压损耗Lcv为零，所以即使在第3期间POD3升压损耗Lcv些许增加，作为每单位时间的值的转换器损耗Lcvt与比较例相比较也大大减少。特别是在电池电流IB充分小的情况下，由于第2期间POD2相对长，所以转换器损耗Lcvt大大减少。即，根据间歇控制处理，能够通过使转换器损耗Lcvt减少而降低系统损耗Lsys。
<间歇升压的问题>
在此，参照图8对间歇升压的问题进行说明。在此，图8是说明输出电压VH的下冲(undershoot)的图。此外，在该图中，对与图6重复的地方标注相同的附图标记，适当省略其说明。
在图8中，示出了图6所例示的牵引时的输出电压VH的变化。在此，在升压控制的停止措施继续的过程中的时刻t2，输出电压VH达到下限值 VHLa，再次开始升压控制。该情况下，理想上，如图示实线所示，输出电压VH不会低于电压变动允许范围的下限值VHLa。然而，在实践上运用方面，即使在时刻t2再次开始了升压控制，尽管是实际的升压转换器200开始动作的极小的时间，输出电压VH也持续减少(参照虚线)。因此，输出电压VH过渡性地下冲，有时会低于下限值VHLa。
输出电压VH的目标值VHtg设定成使电压变动允许范围的下限值VHL高于该时刻的必要电压值VHn，但若如此输出电压VH发生了下冲，则根据情况而输出电压VH有可能小于必要电压值VHn。特别是在发生了这种下冲的情况下，由于电动发电机MG的功耗相应较大，所以该可能性未必低。
接着，参照图9对同样的间歇升压的问题进行说明。在此，图9是对电动发电机MG的驱动条件的变化进行说明的图。
在图9中，纵轴以及横轴分别表示马达转矩Tmg以及马达转速MRN。即，该坐标平面上的点相当于电动发电机MG的工作点。
在此，当前的电动发电机MG的工作点设为图示工作点m0(黑圈)。工作点m0是马达转矩Tmg0且马达转速MRN0的点。从这样的状态起，设为与下一个转矩指令值TR对应的下一个目标工作点决定为图示工作点m1。工作点m1是马达转矩Tmg1(Tmg1>Tmg0)且马达转速MRN0的点。
另一方面，在该坐标平面上，能够描绘与升压转换器200的输出电压VH相应的最大转矩线。所谓最大转矩线，是表示电动发电机MG以该输出电压VH能够输出的最大转矩的线。在图9中，与目标值VHtg、平均值VHavg以及下限值VHL分别对应的最大转矩线分别表示为L_VHtg(实线)、L_VHavg(虚线)以及L_VHL(点划线)。此外，它们共同的部分由实线表示。此外，平均值VHavg相当于间歇升压执行时的输出电压VH的实效值，如后所述，是一个单位间歇处理中的输出电压VH的加法平均值。
如图所示，当前的工作点m0相比于与下限值VHL对应的最大转矩线 L_VHL而位于下侧，即使通过间歇升压使输出电压VH降低到下限值VHL，电动发电机MG也能够毫无问题地输出与当前时刻的转矩指令值TR对应的要求转矩Tmgn。
在此，当下次的目标工作点变为图示工作点m1时，工作点m1相比于与下限值VHL对应的最大转矩线L_VHL而位于高转矩侧，若通过间歇升压使输出电压VH降低到了下限值VHL，则电动发电机MG变得无法输出要求转矩Tmgn。
另外，设为与下一个转矩指令值TR对应的下一个目标工作点决定为图示工作点m2。工作点m2是马达转矩Tmg2(Tmg2>Tmg1)且马达转速MRN0的点。工作点m2相比于与平均值VHavg对应的最大转矩线L_VHavg而位于高转矩侧，若发生因间歇升压导致的输出电压VH的变动，则电动发电机MG变得无法输出要求转矩Tmgn。
<间歇升压辅助处理的详细内容>
为了解决这样的问题，在本实施方式中，执行间歇升压辅助处理。在此，参照图10对间歇升压辅助处理进行说明。在此，图10是间歇升压辅助处理的流程图。此外，间歇升压辅助处理与间歇控制处理同样，也是以预定周期反复执行的处理。
在图10中，首先判定是否正在执行间歇升压(步骤S201)。在因任何理由而不执行间歇升压的情况下(步骤S201：否)，间歇升压辅助处理结束。
另一方面，在正执行间歇升压的情况下(步骤S201：是)，算出输出电压VH的平均值VHavg(步骤S202)。平均值VHavg通过对在前述的单位间歇处理中按照预定的采样周期而检测到的多个输出电压VH的值进行加法平均而得到。通过算出单位间歇处理中的平均值，可高精度地推定间歇升压中的实效的输出电压VH。此外，在此，设为了求出一个单位间歇处理中的输出电压VH的平均值的构成，但也可以求出多个单位间歇处理中的平均值并进一步对它们进行加法平均的构成。如此，能够求出误差小的平均值。另外，在此，平均值设为加法平均值，但作为用于求出平均值 的平均化处理，当然也能够采用公知的各种方式。
当算出输出电压VH的平均值VHavg时，判定该算出的平均值VHavg是否小于目标值VHtg(步骤S203)。在平均值VHavg比目标值VHtg大的情况下(步骤S203：否)，电动发电机MG处于再生状态，不会产生未达到要求转矩所涉及的问题，因此间歇升压辅助处理结束。
另一方面，在平均值VHavg小于目标值VHtg的情况下(步骤S203：是)，即，在间歇升压的执行期间电动发电机MG被牵引驱动的情况下，算出平均值最大转矩Tavgmax(步骤S204)。平均值最大转矩Tavgmax是在图9中的L_VHavg上与马达转速MRN对应的值，是在平均值VHavg时电动发电机MG能够输出的最大转矩。升压转换器200的输出电压VH的值与对应的电动发电机MG的最大转矩的关系预先通过实验、经验或理论而求出，并存储于ROM。
当算出平均值最大转矩Tavgmax时，判定所算出的平均值最大转矩Tavgmax是否小于电动发电机MG的要求转矩Tmgn(步骤S205)。在平均值最大转矩Tavgmax为要求转矩Tmgn以上的情况下(步骤S205：否)，间歇升压辅助处理结束。
另一方面，在平均值最大转矩Tavgmax小于要求转矩Tmgn的情况下(步骤S205：是)，设定修正目标值VHtgcor(步骤S206)。当设定了修正目标值VHtgcor时，将目标值VHtg从当前时刻的目标值VHtg更新为该修正目标值VHtgcor(步骤S207)。当修正目标值VHtgcor被新设定为目标值VHtg时，图5中的间歇控制处理中的升压控制的目标值成为该新设定的目标值VHtg。
在此，修正目标值VHtgcor例如按如下的步骤来决定。
首先，算出要求转矩Tmgn与平均值最大转矩Tavgmax的差分值△T(△T＝Tmgn-Tavgmax)。接着，将当前时刻的目标值VHtg与该差分值△T相加，算出修正目标值VHtgcor(VHtgcor＝VHtg+△T)。因为差分值△T是正值，所以修正目标值VHtgcor比该时刻的目标值VHtg大。即，目标值VHtg被增量修正。
此外，因为平均值VHavg是作为实际进行间歇升压的结果的实际现象相当值，所以进行使修正目标值VHtgcor成为新的目标值VHtg的间歇升压时，与新的平均值VHavg对应的平均值最大转矩Tavgmax是否为要求转矩Tmgn以上未必明确。然而，通过修正目标值VHtgcor，图9的L_VHtg、L_VHavg以及L_VHL全部的线确实是向图中右方偏移，与修正前相比确实是满足了负载装置侧的要求。进而，这样的修正无需一次结束，在反复执行间歇升压辅助处理的过程中，最终输出电压VH的平均值VHavg超过必要电压VHn(与要求转矩Tmgn对应的输出电压)。因此，作为负载装置的电动发电机MG的驱动限制被迅速消除。当然，预先通过实验、经验或理论的适配，在定义了差分值△T与修正前的目标值VHtg的关系性的情况下，也能够更准确地进行目标值VHtg的修正。例如，也可以预先准备应该对差分值△T乘以的修正系数。
如此，根据本实施方式，在间歇升压执行时电动发电机MG被牵引驱动的情况下，能够适当地防止因输出电压VH的实效值(在此为平均值VHavg)的降低而导致的电动发电机MG的输出不足。
<第2实施方式>
接着，参照图11对用于解决同样的问题的本发明的第2实施方式的间歇升压辅助处理进行说明。在此，图11是第2实施方式的间歇升压辅助处理的流程图。此外，在该图中，对于图10重复的地方标注相同的附图标记，适当省略其说明。
在图11中，在平均值最大转矩Tavgmax小于要求转矩Tmgn的情况下(步骤S205：是)，禁止间歇升压(步骤S301)。当禁止了间歇升压时，间歇升压辅助处理结束。当禁止了间歇升压时，由于图5中的步骤S102向“否”侧分支，基本上执行始终升压控制。即，该情况下，电动发电机MG切实的驱动优先于系统损耗Lsys的降低。与原来相比平均值最大转矩Tavgmax小于要求转矩Tmgn的情形发生的频率不高，在实践上，限定于电动发电机MG处于高负荷驱动的情况等。因此，即使如此禁止间歇升压，系统损耗Lsys降低的效果也不会有被很大妨碍。
此外，在图11的流程中，在禁止了间歇升压以后，反复进行步骤S201，无法再次开始间歇升压。于是，在图5的间歇控制处理中，也可以如下所述来构成程序：在设定了升压控制的目标值VHtg时，在所设定的目标值VHtg满足了预定的条件的情况下，允许间歇升压的再次开始。该预定的条件例如可以是目标值VHtg为阈值以下、目标值VHtg的变化率取负值(即，目标值VHtg减少)等。
<第3实施方式>
接着，参照图12对用于解决同样的问题的本发明的第3实施方式的间歇升压辅助处理进行说明。在此，图12是第3实施方式的间歇升压辅助处理的流程图。此外，在该图中，对与图10重复的地方标注相同的附图标记，适当省略其说明。
在图12中，在正执行间歇升压的情况下(步骤S201：是)，取得该时刻的电压变动允许范围的下限值VHL，算出下限值最大转矩Tlmax(步骤S401)。下限值最大转矩Tlmax是在图9中的L_VHL上与马达转速MRN对应的值，是在下限值VHL时电动发电机MG能够输出的最大转矩。升压转换器200的输出电压VH的值与对应的电动发电机MG的最大转矩的关系预先通过实验、经验或理论而求出，并存储于ROM。
当算出下限值最大转矩Tlmax时，判定所算出的下限值最大转矩Tlmax是否小于电动发电机MG的要求转矩Tmgn(步骤S402)。在下限值最大转矩Tlmax为要求转矩Tmgn以上的情况下(步骤S402：否)，间歇升压辅助处理结束。
另一方面，在下限值最大转矩Tlmax小于要求转矩Tmgn的情况下(步骤S402：是)，设定修正目标值VHtgcor(步骤S403)。当设定了修正目标值VHtgcor时，将目标值VHtg从当前时刻的目标值VHtg更新为该修正目标值VHtgcor(步骤S404)。当修正目标值VHtgcor被新设定为目标值VHtg时，图5中的间歇控制处理中的升压控制的目标值成为该新设定的目标值VHtg。
修正目标值VHtgcor例如按下面的步骤来决定。
首先，算出要求转矩Tmgn与下限值最大转矩Tlmax的差分值△T＇(△T＇＝Tmgn-Tlmax)。接着，将当前时刻的目标值VHtg与该差分值△T＇相加，算出修正目标值VHtgcor(VHtgcor＝VHtg+△T＇)。因为差分值△T＇是正值，所以修正目标值VHtgcor比该时刻的目标值VHtg大。即，目标值VHtg被增量修正。
在此，下限值VHL不同于平均值VHavg，是根据目标值VHtg而唯一决定的值。为了算出平均值VHavg而至少需要一个单位间歇处理的时间，而下限值VHL是能够与目标值VHtg的设定大致同时设定的值。另外，根据平均值VHavg的概念，下限值VHL是平均值VHavg理论上能够采用的值的下限值。因此，下限值VHL也能够作为与最严格的负载条件相当的输出电压VH的平均值VHavg来进行处理，也是在确保负载装置的驱动这一方面合理的指标。
另外，因为下限值VHL是根据目标值VHtg而唯一决定的值，所以当将要求转矩Tmgn与下限值最大转矩Tlmax的差分值AT＇加到目标值VHtg上时，下限值VHL切实地超过了要求转矩Tmgn。如果下限值VHL超过了要求转矩Tmgn，则不会产生电动发电机MG的动作限制。另外，如果下限值VHL超过了要求转矩Tmgn，则即使暂时产生了如前所述的下冲，对电动发电机MG的驱动的影响也得以缓和。
如此，根据本实施方式，能够迅速且切实地确保与要求相应的负载装置的驱动。另外，如果如第1实施方式所示仅考虑平均值最大转矩Tavgmax与要求转矩Tmgn的差分值，则电动发电机MG的动作限制(输出限制)会被平均值VHavg这种不稳定的指标所影响。因此，如图9的工作点m1所示，在目标工作点处于L_VHavg的极附近的情况下，也有可能在某时机下要求转矩Tmgn超过平均值最大转矩Tavgmax。如果将下限值VHL设为判断指标值，则产生这样的问题的可能性几乎消失。
<第4实施方式>
接着，参照图13对用于解决同样的问题的本发明的第4实施方式的间歇升压辅助处理进行说明。在此，图13是第4实施方式的间歇升压辅助处 理的流程图。此外，在该图中，对与图12重复的地方标注相同的附图标记，适当省略其说明。
在图13中，在下限值最大转矩Tlmax小于要求转矩Tmgn的情况下(步骤S402：是)，禁止间歇升压(步骤S501)。当禁止了间歇升压时，间歇升压辅助处理结束。当禁止了间歇升压时，图5中的步骤S102向“否”侧分支，因此基本上执行始终升压控制。即，该情况下，电动发电机MG切实的驱动优先于系统损耗Lsys的降低。
此外，在图13的流程中，在禁止了间歇升压以后，反复进行步骤S201。因此，无法再次开始间歇升压。于是，也可以如下所述来构成程序：在禁止间歇升压的期间中，独立地执行图13的步骤S401以及S402，在步骤S402向“否”侧分支了一定次数或持续一定时间的情况下，允许间歇升压的再次开始。
此外，第1至第4实施方式的间歇升压辅助处理也能够相互组合来执行。例如，可以如下所述来构成程序：将第1实施方式的间歇升压辅助处理作为主要的处理来执行，并且限于在判定为因某种要因而难以正确算出平均值VHavg的状况的情况下，执行第3实施方式的间歇升压辅助处理。
本发明并不限于上述的实施方式，能够在不违反根据权利要求及说明书整体所理解的发明的要旨或思想的范围内进行适当变更，伴随这样的变更的升压转换器的控制装置也包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明能够适用于用升压转换器对电源电压进行升压来驱动负载装置的系统。
附图标记说明
10…马达驱动系统，100…控制装置，110…升压控制部，120…变换器控制部，200…升压转换器，300…变换器，C…电容器，B…直流电源，MG、MG1、MG2…电动发电机。

Claims (12)

1.一种升压转换器的控制装置(100)，在具备直流电源(B)、升压转换器(200)以及电压检测单元的电力供给系统(10)中控制所述升压转换器，
所述直流电源(B)具有电源电压VB，
所述升压转换器(200)具备开关单元(Q1、Q2)，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置(MG)输出，所述升压控制包括基于目标值(VHtg)的所述开关单元的开关状态的切换，
所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，
所述控制装置的特征在于，具备：
间歇控制单元(110)，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内(VHH－VHL)，所述间歇处理是反复进行所述升压控制的停止和所述升压控制的再次开始的处理；
平均值算出单元(110)，其算出所述间歇处理的执行期间内的所述输出电压VH的平均值(VHavg)；以及
目标值修正单元(110)，其在所述算出的平均值低于所述目标值且低于所述负载装置的要求电压值(VHn)的情况下对所述目标值进行增量修正。
2.根据权利要求1所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述目标值修正单元(110)基于所述要求电压值(VHn)与所述算出的平均值(VHavg)的差分(ΔT)对所述目标值(VHtg)进行增量修正。
3.根据权利要求1或2所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述间歇控制单元(110)在执行所述间歇处理时，在所述升压控制的执行期间(POD3)所述检测到的输出电压VH达到了所述目标值(VHtg)的情况下使所述升压控制停止，在所述升压控制的停止期间(POD2)所述检测到的输出电压VH达到了所述预定范围的边界值(VHH、VHL)的情况下使所述升压控制再次开始。
4.根据权利要求1所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述间歇控制单元(110)在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理。
5.一种升压转换器的控制装置(100)，在具备直流电源(B)、升压转换器(200)以及电压检测单元的电力供给系统(10)中控制所述升压转换器，
所述直流电源(B)具有电源电压VB，
所述升压转换器(200)具备开关单元(Q1、Q2)，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置(MG)输出，所述升压控制包括基于目标值(VHtg)的所述开关单元的开关状态的切换，
所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，
所述控制装置的特征在于，具备：
间歇控制单元(110)，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内(VHH－VHL)，所述间歇处理是反复进行所述升压控制的停止和所述升压控制的再次开始的处理；以及
目标值修正单元(110)，其在所述预定范围的下限值(VHL)低于所述负载装置的要求电压值(VHn)的情况下对所述目标值进行增量修正。
6.根据权利要求5所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述目标值修正单元(110)基于所述要求电压值(VHn)与所述下限值(VHL)的差分(ΔT)对所述目标值(VHtg)进行增量修正。
7.根据权利要求5或6所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述间歇控制单元(110)在执行所述间歇处理时，在所述升压控制的执行期间(POD3)所述检测到的输出电压VH达到了所述目标值(VHtg)的情况下使所述升压控制停止，在所述升压控制的停止期间(POD2)所述检测到的输出电压VH达到了所述预定范围的边界值(VHH、VHL)的情况下使所述升压控制再次开始。
8.根据权利要求5所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述间歇控制单元(110)在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理。
9.一种升压转换器的控制装置(100)，在具备直流电源(B)、升压转换器(200)以及电压检测单元的电力供给系统(10)中控制所述升压转换器，
所述直流电源(B)具有电源电压VB，
所述升压转换器(200)具备开关单元(Q1、Q2)，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置(MG)输出，所述升压控制包括基于目标值(VHtg)的所述开关单元的开关状态的切换，
所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，
所述控制装置的特征在于，具备：
间歇控制单元(110)，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内(VHH－VHL)，所述间歇处理是反复进行所述升压控制的停止和所述升压控制的再次开始的处理；
平均值算出单元(110)，其算出所述间歇处理的执行期间内的所述输出电压VH的平均值(VHavg)；以及
禁止单元(110)，其在所述算出的平均值低于所述目标值且低于所述负载装置的要求电压值(VHn)的情况下禁止所述间歇处理的执行。
10.根据权利要求9所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述间歇控制单元(110)在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理。
11.一种升压转换器的控制装置(100)，在具备直流电源(B)、升压转换器(200)以及电压检测单元的电力供给系统(10)中控制所述升压转换器，
所述直流电源(B)具有电源电压VB，
所述升压转换器(200)具备开关单元(Q1、Q2)，通过升压控制对所述电源电压VB进行升压并向负载装置(MG)输出，所述升压控制包括基于目标值(VHtg)的所述开关单元的开关状态的切换，
所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，
所述控制装置的特征在于，具备：
间歇控制单元(110)，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理以使所述输出电压VH维持在包含所述目标值的预定范围内(VHH－VHL)，所述间歇处理是反复进行所述升压控制的停止和所述升压控制的再次开始的处理；以及
禁止单元(110)，其在所述预定范围的下限值(VHL)低于所述负载装置的要求电压值(VHn)的情况下禁止所述间歇处理的执行。
12.根据权利要求11所述的升压转换器的控制装置(100)，其特征在于，
所述间歇控制单元(110)在所述输出电压VH的变动幅度为预定值以内的情况下开始所述升压控制的间歇处理。
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