CN110266189B - 车载用的dcdc转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载用的DCDC转换器，其在通过反馈运算而计算出的计算占空比处于特定范围内的情况下，在抑制与运算结果的背离的同时，适当地采用特定范围外的占空比。DCDC转换器的运算部在通过反馈运算而计算出的计算占空比处于修正对象范围内的情况下，将规定的下限值和规定的上限值中的某一方设为代用值，基于该代用值来决定使用占空比。然后，运算部每当计算出修正对象范围内的计算占空比时，以累积与基于代用值决定的使用占空比和计算占空比的差相应的值的方式更新累积值。然后，在规定条件成立的情况下，以加上或者减去累积值的一部分或者全部的方式修正使用占空比，并且以减去用于使用占空比的修正的值的方式更新累积值。

Description

车载用的DCDC转换器
技术领域
本发明涉及车载用的DCDC转换器。
背景技术
在专利文献1中，公开了PWM信号生成装置的一例。该PWM信号生成装置的目的在于，不将基准时钟设为加倍的频率，而由简单的电路将PWM信号的分辨率加倍而输出。具体来说，该PWM信号生成装置具备与时钟信号的上升沿时钟相应地输出PWM信号的第1PWM输出控制电路、与时钟信号的下降沿时钟相应地输出PWM信号的第2PWM输出控制电路以及切换这些控制电路的输出的切换电路。
专利文献1：日本特开2012-227692号公报
但是，专利文献1的PWM信号生成装置并非设想将比PWM信号的周期长的特定范围设为占空比的非设定范围那样的装置(例如，特定范围为无法设定占空比的无法使用范围那样的装置)。因而，在专利文献1的PWM信号生成装置中，在通过反馈运算而计算出的占空比处于特定范围(比PWM信号的周期长的占空比非设定范围)内那样的场面下，无法进行适当的处理。
发明内容
本发明是为了解决上述课题中的至少一个而完成的，其目的在于，在构成为不使用PWM信号的周期以下的特定范围内的占空比的结构的装置中，提供一种在通过反馈运算而计算出的计算占空比处于特定范围内的情况下，能够在抑制与运算结果的背离的同时适当地采用特定范围外的占空比的结构。
作为本发明之一的车载用的DCDC转换器，与第1导电路径以及第2导电路径电连接，并且将所述第1导电路径和所述第2导电路径中的某一方设为输入侧导电路径，将另一方设为输出侧导电路径，使施加于所述输入侧导电路径的电压进行升压或者降压而输出到所述输出侧导电路径，其中，所述车载用的DCDC转换器具有：
电压变换部，具备与被提供PWM信号的情况相应地进行接通断开动作的开关元件，通过所述开关元件的接通断开动作，使施加于所述输入侧导电路径的电压进行升压或者降压而输出到所述输出侧导电路径；
电压检测部，检测所述输出侧导电路径的电压值；
运算部，至少基于由所述电压检测部检测出的电压值，反复进行计算所述PWM信号的占空比的反馈运算，以使所述输出侧导电路径的电压值接近于目标电压值，每当进行所述反馈运算时，决定基于通过所述反馈运算而计算出的计算占空比的使用占空比；以及
驱动部，向所述开关元件输出基于由所述运算部决定的所述使用占空比的所述PWM信号，
在所述运算部中，
在通过所述反馈运算而计算出的所述计算占空比处于修正对象范围内的情况下，将所述下限值和所述上限值中的某一方设为代用值，并基于该代用值来决定所述使用占空比，所述修正对象范围是小于规定的上限值且大于规定的下限值的值的范围，
在所述计算占空比处于所述修正对象范围外的情况下，基于所述计算占空比来决定所述使用占空比，
每当计算出所述修正对象范围内的所述计算占空比时，进行以累积与基于所述代用值决定的所述使用占空比和所述计算占空比的差相应的值的方式更新累积值的累积处理，
在规定条件成立的情况下，以加上或者减去通过最新的所述累积处理更新后的所述累积值的一部分或者全部的方式修正所述使用占空比，并且以减去用于所述使用占空比的修正的值的方式更新所述累积值。
发明效果
上述车载用的DCDC转换器在通过反馈运算而计算出的计算占空比处于修正对象范围(小于规定的上限值且大于规定的下限值的值的范围)内的情况下，能够将下限值和上限值中的某一方设为代用值，基于该代用值来决定使用占空比。这样一来，则在存在不将修正对象范围内的值用作占空比的情形或者无法使用修正对象范围内的值的情形的情况下，能够代替计算占空比而将基于代用值(下限值和上限值中的某一方)的值代用作使用占空比。
但是，这样一来，则产生基于代用值而代用的使用占空比与计算占空比的“偏离”，但每当进行这样的代用时，进行以累积与基于代用值决定的使用占空比和计算占空比的差相应的值的方式更新累积值的累积处理，从而能够将表示“偏离”的累积为何种程度的“累积值”作为定量的信息而掌握。然后，在规定条件成立的情况下，能够以加上或者减去通过最新的累积处理更新后的累积值的一部分或者全部的方式修正使用占空比，并且以减去用于使用占空比的修正的值的方式更新累积值。这样一来，则能够以将累积而得到的“偏离”反映到使用占空比的方式，抑制或者消除“偏离”的累积。
为了消除存在无法设定特定范围的占空比的修正对象范围(无法使用范围)这样的问题，一般使用昂贵的硬件结构。然而，本发明即使在使用存在无法使用范围那样的廉价的硬件结构的情况下，也能够消除这样的问题。其结果是，即使是存在无法使用范围的廉价的硬件结构，也能够使作为DCDC转换器无法输出的占空比的设定范围及其变动表现得平均化。
附图说明
图1是概略地例示具备实施例1的车载用的DCDC转换器的车载用电源系统的电路图。
图2是例示出由实施例1的DCDC转换器进行的反馈控制的流程的流程图。
图3是例示出由实施例1的DCDC转换器中的运算部实施的占空比决定处理的流程图。
图4是对在现有技术的DCDC转换器中从驱动部输出的PWM信号的输出波形与在实施例1的DCDC转换器中从驱动部输出的PWM信号的输出波形进行比较而示出的说明图。
标号说明
1…车载用的DCDC转换器
6…电压变换部
8…驱动部
13…运算部
20…电压检测部
91…第1导电路径(输入侧导电路径、输出侧导电路径)
92…第2导电路径(输入侧导电路径、输出侧导电路径)
T1、T2、T3、T4…开关元件
具体实施方式
下面，例示出发明的期望的方式。
运算部也可以以如下方式进行动作：在计算占空比处于修正对象范围内的情况下，将下限值决定为使用占空比，每当计算出修正对象范围内的计算占空比时，以累积下限值与计算占空比的差而更新累积值的方式进行累积处理，在通过累积处理更新后的累积值达到一定值的情况下，以对下限值加上一定值的方式修正使用占空比，并且以减去一定值的方式更新累积值。
这样一来，则在通过反馈运算而计算出的计算占空比处于修正对象范围内的情况下，能够将下限值决定为使用占空比。这样一来，则在存在不将修正对象范围内的值用作实际的占空比的情形或者无法使用修正对象范围内的值的情形、存在能够将下限值用作实际的占空比的情形的情况下，能够代替计算占空比而将下限值代用作使用占空比。
但是，这样一来，则产生下限值(使用占空比)与计算占空比的“偏离”，但每当进行这样的代用时，进行以累积下限值(使用占空比)与计算占空比的差的方式更新累积值的累积处理，从而能够将表示“偏离”的累积为何种程度的“累积值”作为定量的信息而掌握，而且，“累积值”成为更准确地反映“偏离”的累积的信息。
然后，在通过累积处理更新后的累积值达到一定值的情况下，能够以加上一定值的方式修正使用占空比，并且以减去一定值的方式更新累积值。这样一来，则每当累积值达到一定值时，能够以抑制或者消除“偏离”的累积的方式进行动作，因此，能够抑制“偏离”的累积变得过大。而且，在抑制或者消除“偏离”的累积时，能够防止增加量变得过大到一定值以上，进而，能够防止使用占空比的修正变得过大(即，相对于反馈运算结果的背离变得过大)。
一定值也可以设为从上限值减去下限值而得到的值。并且，运算部也可以在通过与计算出修正对象范围内的计算占空比相应地进行的累积处理而累积值达到一定值的情况下，将上限值决定为使用占空比，并且以减去一定值的方式更新累积值。
这样一来，则每当计算占空比处于修正对象范围内时，能够将下限值用作使用占空比，每当通过累积处理得到的累积值达到一定值(从上限值减去下限值而得到的值)时，能够将上限值用作使用占空比。这样一来，则在累积值低于一定值的期间，每当计算占空比处于修正对象范围内时，能够将下限值用作使用占空比，因此，在小于计算占空比的值的范围、并且除去修正对象范围内的值的范围内，能够将与该计算占空比最接近的值(下限值)代用作使用占空比。另一方面，在通过与计算出计算占空比相应地进行的累积处理而累积值达到一定值的情况下，将该计算占空比与一定值相加而得到的值成为上限值以上，因此，通过将上限值代用作使用占空比，从而能够在将与计算占空比接近的值设为使用占空比的同时，抑制或者消除“偏离”的累积。其结果是，即使是存在无法使用范围的廉价的硬件结构，也能够使作为DCDC转换器无法输出的占空比的设定范围及其变动表现得平均化。
上限值能够设为100％。下限值能够设为在能够由驱动部输出的占空比的候选中除100％之外最大的值。并且，运算部在计算占空比处于修正对象范围内的情况下，能够将下限值或者上限值决定为使用占空比。
这样一来，则在计算占空比处于上限值附近的无法使用范围(在能够由驱动部输出的占空比的候选中除100％之外最大的值与100％之间的范围)的情况下，能够将下限值(在能够由驱动部输出的占空比的候选中除100％之外最大的值)或者上限值(100％)决定为使用占空比。因此，即使存在上限值附近的无法使用范围、并且通过反馈运算得到无法使用范围内的计算占空比，也能够将与计算占空比接近的可使用值(上限值或者下限值)代用作使用占空比，关于此时产生的“偏离”，能够通过另外的动作来消除。
＜实施例1＞
下面，说明将本发明具体化而得到的实施例1。
图1所示的车载用电源系统100具备车载用的DCDC转换器1(下面也称为DCDC转换器1)、第1电源部101及第2电源部102，构成为能够对负载111、112等车载用负载供给电力的系统。
DCDC转换器1例如构成为车载用的升降压型DCDC转换器，形成使施加于第1导电路径91和第2导电路径92中的一个导电路径的直流电压进行升压或者降压而输出到另一方的导电路径的结构。
DCDC转换器1具备作为电力线的第1导电路径91以及第2导电路径92。第1导电路径91是与作为高压电源部的第1电源部101的高电位侧的端子电连接并且与该高电位侧的端子导通的配线，形成为被从第1电源部101施加规定的直流电压的结构。第2导电路径92是与作为低压电源部的第2电源部102的高电位侧的端子电连接并且与该高电位侧的端子导通的配线，形成为被从第2电源部102施加规定的直流电压的结构。
第1电源部101、第2电源部102例如由铅蓄电池、锂离子电池、双电层电容器、锂离子电容器、其他蓄电部等公知的蓄电单元构成。第1电源部101的输出电压只要是高于第2电源部102的输出电压的电压即可，各自的输出电压的具体值没有特别限定。第1电源部101以及第2电源部102的低电位侧的端子与未图示的接地部电连接，保持于规定的接地电位(0V)。
对电连接于第1电源部101的第1导电路径91电连接有车载负载111，车载负载111形成为从第1电源部101接受电力供给的结构。对电连接于第2电源部102的第2导电路径92电连接有车载负载112，车载负载112形成为从第2电源部102接受电力供给的结构。车载负载111、112是公知的车载用的电气构件，种类没有特别限定。
电压变换部6具有通过开关元件T1、T2、T3、T4的接通断开动作使所输入的电压进行升压或者降压而输出的功能。电压变换部6设置于第1导电路径91与第2导电路径92之间，具有进行降压动作的降压功能以及进行升压动作的升压功能。在以下说明中，说明在电压变换部6中能够执行使施加于第1导电路径91的电压进行降压而输出到第2导电路径92的降压功能以及使施加于第2导电路径92的电压进行升压而输出到第1导电路径91的升压功能的例子。
电压变换部6具备按H电桥构造配置的开关元件T1、T2、T3、T4以及电感器L，作为所谓的双向型的DCDC转换器发挥功能。开关元件T1、T2、T3、T4均作为N沟道型的MOSFET而构成。电感器L作为公知的线圈而构成。此外，将电容器81的一个电极电设置于第1导电路径91，将电容器81的另一个电极电连接于大地。将电容器82的一个电极电连接于第2导电路径92，将电容器82的另一个电极电连接于大地。
在电压变换部6中，将第1导电路径91与开关元件T1的漏极电连接，将开关元件T2的漏极以及电感器L的一端电连接于开关元件T1的源极。将第2导电路径92电连接于开关元件T3的漏极，将开关元件T4的漏极以及电感器L的另一端电连接于开关元件T3的源极。开关元件T2、T4各自的源极电连接于地。对开关元件T1、T2、T3、T4各自的栅极分别输入来自后述的驱动部8的各信号。
电压检测部20具备电压检测部21、22。电压检测部21、22均作为公知的电压检测电路而构成。电压检测部21将表示第1导电路径91的电压的值(例如，第1导电路径91的电压值或者通过分压电路将第1导电路径91的电压值分压而得到的值等)作为检测值而输入到控制部12。电压检测部22将表示第2导电路径92的电压的值(例如，第2导电路径92的电压值或者通过分压电路将第2导电路径92的电压值分压而得到的值等)作为检测值而输入到控制部12。控制部12能够基于从电压检测部21输入的值(电压检测部21的检测值)来确定第1导电路径91的电压值，能够基于从电压检测部22输入的值(电压检测部21的检测值)来确定第2导电路径92的电压值。
电流检测部30具备电流检测部31、32。电流检测部31、32均作为公知的电流检测电路而构成。电流检测部31是检测流过第1导电路径91的电流的电流检测电路，例如由设置于第1导电路径91的分流电阻以及将分流电阻的两端电压放大而输出的差动放大器构成。电流检测部32是检测流过第2导电路径92的电流的电流检测电路，例如由设置于第2导电路径92的分流电阻以及将分流电阻的两端电压放大而输出的差动放大器构成。控制部12基于从电流检测部31输入的值(电流检测部31的检测值)来确定流过第1导电路径91的电流的值，基于从电流检测部32输入的值(电流检测部32的检测值)来确定流过第2导电路径92的电流的值。
控制部12例如作为微型计算机而构成，具备CPU、ROM、RAM、非易失性存储器等。控制部12存储有用于反馈运算的增益的值、后述的确定修正对象范围的值(例如，规定的下限值以及规定的上限值)以及后述的累积值等。控制部12作为运算部13发挥功能。运算部13既可以通过使用了信息处理装置的软件处理来实现，也可以通过硬件电路来实现。运算部13基于从电压检测部20和电流检测部30输入的电压值和电流值以及目标电压值，通过公知的方法进行反馈控制，设定提供给电压变换部6的PWM信号的占空比。然后，将所设定的占空比的PWM信号输出到驱动部8。目标电压值既可以是由运算部13设定的值，也可以是从外部ECU等外部装置指示的值。
驱动部8是输出使开关元件T1、T2、T3、T4接通断开的控制信号的电路。该驱动部8具有将由控制部12设定的占空比的PWM信号输出到电压变换部6的功能。
在降压模式中，通过控制部12以及驱动部8的动作，以通过对开关元件T1、T2的各栅极设定死区时间的形式互补地输出PWM信号的方式，进行同步整流控制。具体来说，以在向开关元件T1输出接通信号(例如，H电平信号)的过程中向开关元件T2输出断开信号(例如，L电平信号)、在向开关元件T2输出接通信号(例如，H电平信号)的过程中向开关元件T1输出断开信号(例如，L电平信号)的方式，进行同步整流控制。通过该控制，进行使施加于第1导电路径91的直流电压(输入电压)进行降压的动作，对第2导电路径92施加低于施加于第1导电路径91的输入电压的输出电压。施加到第2导电路径92的输出电压根据提供给开关元件T1的栅极的PWM信号的占空比来确定。此外，在降压模式中，将接通信号持续地输入到开关元件T3的栅极，开关元件T3维持于接通状态。另外，将断开信号持续地输入到开关元件T4的栅极，开关元件T4维持于断开状态。
在降压模式中，通过控制部12进行公知方式的反馈控制。具体来说，运算部13基于由电压检测部22(降压模式中的输出电压检测部)检测出的输出电压，周期性地反复进行计算PWM信号(控制信号)的占空比的反馈运算，以使第2导电路径92(降压模式中的输出侧导电路径)的电压接近于目标电压值。在周期性地执行的反馈运算中，基于输出电压值与目标电压值的偏差，进行PID运算、PI运算等公知的反馈运算处理，决定用于使输出电压值接近于目标电压值的新的占空比。控制部12在降压模式中持续地输出PWM信号(控制信号)，每当运算部13进行反馈运算时，使PWM信号(控制信号)的占空比变化为与通过反馈运算新得到的占空比(计算占空比)相应的值。驱动部8取得从控制部12提供的PWM信号，将与该PWM信号同周期并且同占空比的PWM信号输出到开关元件T1的栅极。从驱动部8输出到开关元件T1的栅极的PWM信号将接通信号(H电平信号)的电压调整为能够使开关元件T1进行接通动作的适当的电平。然后，驱动部8将与输出到开关元件T1的栅极的PWM信号互补的PWM信号输出到开关元件T2的栅极，进行同步整流控制。从驱动部8提供给开关元件T2的栅极的PWM信号也将接通信号(H电平信号)的电压调整为能够使开关元件T2进行接通动作的适当的电平。
此外，在降压模式中，第1导电路径91相当于输入侧导电路径的一例，第2导电路径92相当于输出侧导电路径的一例。
在升压模式中，通过控制部12以及驱动部8的动作，以通过对开关元件T1、T2的各栅极设定死区时间的形式互补地输出PWM信号的方式，进行同步整流控制。具体来说，以在向开关元件T2输出接通信号(例如，H电平信号)的过程中向开关元件T1输出断开信号(例如，L电平信号)、在向开关元件T1输出接通信号(例如，H电平信号)的过程中向开关元件T2输出断开信号(例如，L电平信号)的方式，进行同步整流控制。通过该控制，进行使施加于第2导电路径92的直流电压(输入电压)进行升压的动作，对第1导电路径91施加高于施加于第2导电路径92的输入电压的输出电压。施加到第1导电路径91的输出电压根据提供给开关元件T2的栅极的PWM信号的占空比来确定。此外，在升压模式中，将接通信号持续地输入到开关元件T3的栅极，开关元件T3维持于接通状态。另外，将断开信号持续地输入到开关元件T4的栅极，开关元件T4维持于断开状态。
在升压模式中，通过控制部12进行公知方式的反馈控制。具体来说，运算部13基于由电压检测部21(升压模式中的输出电压检测部)检测出的输出电压，周期性地反复进行计算PWM信号(控制信号)的占空比的反馈运算，以使第1导电路径91(升压模式中的输出侧导电路径)的电压接近于目标电压值。反馈运算能够与降压模式同样地进行。控制部12在升压模式中持续地输出PWM信号(控制信号)，每当运算部13进行反馈运算时，使PWM信号(控制信号)的占空比变化为与通过反馈运算新得到的占空比(计算占空比)相应的值。驱动部8取得从控制部12提供的PWM信号，将与该PWM信号同周期并且同占空比的PWM信号输出到开关元件T2的栅极。从驱动部8输出到开关元件T2的栅极的PWM信号将接通信号(H电平信号)的电压调整为能够使开关元件T2进行接通动作的适当的电平。然后，驱动部8将与输出到开关元件T2的栅极的PWM信号互补的PWM信号输出到开关元件T1的栅极，进行同步整流控制。从驱动部8提供给开关元件T1的栅极的PWM信号也将接通信号(H电平信号)的电压调整为能够使开关元件T1进行接通动作的适当的电平。
此外，在升压模式中，第2导电路径92相当于输入侧导电路径的一例，第1导电路径91相当于输出侧导电路径的一例。
接下来，说明由运算部13实施的反馈控制。运算部13以如下方式决定用于反馈控制的使用占空比。此外，以下说明的反馈控制无论在升压模式中，还是在降压模式中，都能够同样地进行。
参照图2，说明由运算部13实施的具体的反馈控制。
图2的反馈控制是由运算部13执行的控制，例如是在PWM信号的每个周期中进行的处理。运算部13伴随着规定的动作开始条件的成立，按图2的流程进行控制。动作开始条件例如是车辆的启动开关(点火开关等)从断开向接通的切换等，也可以是这以外的动作开始条件。
运算部13伴随着图2所示的反馈控制的开始，首先，取得从电压检测部20输出的检测值，掌握输出电压值Vout(S1)。在步骤S1之后，运算部13基于在步骤S1中取得的输出电压值Vout与目标电压值Vta的偏差，进行反馈运算(例如，PID运算)，计算用于使输出电压值接近于目标电压值的计算占空比(S2)。具体来说，运算部13取得在S1中取得的输出电压值Vout与目标电压值Vta的偏差，基于该偏差和增益(比例增益、微分增益以及积分增益)，通过公知的PID运算公式来计算用于使输出电压接近于目标电压值Vta的操作量(占空比的增减量)。此外，比例增益、微分增益以及积分增益既可以分别设为固定值，也可以通过预先确定的公知的方法来设定。在步骤S3之后，基于在S2中计算出的操作量(占空比的增减量)，进行使用占空比的决定处理(S3)。
接下来，参照图3、图4，说明图2中的步骤S3的处理(使用占空比决定处理)。运算部13例如按图3所示的流程进行步骤S3的使用占空比决定处理。运算部13在使用占空比决定处理开始后，在步骤S20中，取得(计算)计算占空比。该步骤S20的处理是计算基于在步骤S2(图2)中计算出的操作量(占空比的增减量)应该设定的占空比(计算占空比)的处理，具体来说，对当前的占空比的值D1加上在S2中计算出的操作量ΔD(占空比的增减量)，计算应该新设定的占空比D2(计算占空比)。即，通过D2＝D1+ΔD的公式，计算应该新设定的占空比D2(计算占空比)。
在本结构中，运算部13基于由电压检测部22(20)检测出的输出电压值，周期性地反复进行计算PWM信号的占空比的反馈运算(具体来说，通过使用了输出电压值与目标电压值的偏差以及增益(比例增益、微分增益以及积分增益)的PID运算来决定操作量ΔD(占空比的增减量)并对当前的占空比D1加上操作量ΔD而计算新的占空比D2的反馈运算)，以使输出侧导电路径的电压值接近于目标电压值，每当进行反馈运算时，决定基于通过反馈运算而计算出的计算占空比(新的占空比D2)的使用占空比。下面，对使用占空比的决定方法进行详细叙述。
在步骤S20之后，运算部13判定在步骤S20中计算出的计算占空比D2是否处于预先确定的修正对象范围(无法使用范围)内(S21)。修正对象范围(无法使用范围)是大于预先确定的下限值且小于预先确定的上限值的值的范围，是0％～100％之间的部分范围。该修正对象范围内的占空比以在驱动部8中不使用的方式预先确定。修正对象范围的范围的大小能够设为比在低于下限值的占空比的范围内能够设定的占空比的分辨率大。在本结构中，将由于硬件结构上的制约(例如，驱动部8的动作的制约)而无法设定占空比的范围设为修正对象范围(无法使用范围)，具体来说，将小于由驱动部8能够设定的最大占空比(例如100％)、并且大于作为由驱动部8能够设定的值的除最大占空比(例如100％)之外最大的占空比(例如97％)的范围设为修正对象范围(无法使用范围)。即，在能够由驱动部8输出的占空比候选中将最大值(100％)设为上限值，在能够由驱动部8输出的占空比候选中将除最大值(100％)之外最大的值设为下限值。控制部12被预先限制成不输出该修正对象范围(无法使用范围)的PWM信号。此外，下限值和上限值预先存储于未图示的存储部中，运算部13在步骤S21中，判定在步骤S20中计算出的计算占空比是否为大于上述下限值且小于上述上限值的值。
运算部13当在步骤S21中判定为计算占空比不处于修正对象范围(无法使用范围)内的情况下，即在判定为计算占空比是下限值以下或者上限值以上的情况下(在步骤S21中的“否”)，将在步骤S20中取得的计算占空比选择为使用占空比，将在步骤S20中取得的计算占空比的PWM信号输出到驱动部8(S22)。在该情况下，在进行反馈运算的定时再次到来的周期中，将设定为通过该反馈运算得到的计算占空比的PWM信号从运算部13输出到驱动部8，从驱动部8输出该占空比的PWM信号。这样，运算部13在计算占空比处于修正对象范围外的情况下，基于计算占空比来决定使用占空比。
例如，在将下限值确定为97％并将上限值确定为100％的情况下，在通过图4所示的期间a之前的周期的反馈运算(具体来说，S1、S2、S20的处理)将计算占空比计算为97％的情况下，在步骤S21中，判断为计算占空比处于修正对象范围(无法使用范围)外，在步骤S22中，将计算占空比的97％选择为使用占空比。因此，在这样的反馈运算再次到来的周期(图4所示的期间a)中，从控制部12以及驱动部8输出将占空比设为97％的PWM信号。此外，运算部13在结束步骤S22的处理之后，结束占空比的决定处理(图3)，在接下来的周期中再次进行图2的控制。
运算部13当在步骤S21中判定为计算占空比处于修正对象范围(无法使用范围)内的情况下，即在判定为在步骤S20中取得的计算占空比大于下限值且小于上限值的情况下(在步骤S21中的“是”)，在步骤S23中计算下限值与在步骤S20中取得的计算占空比的差，进行以将在步骤S23中计算出的差值累积到至此为止的累积值的方式更新累积值的处理(累积处理)(S24)。累积值是在每次差处理中对规定的基准定时的时刻下的初始值累积在每次步骤S23的差计算处理中计算出的偏离量(下限值与在步骤S20中取得的计算占空比的差)而得到的值。但是，每当进行使累积值的一部分反映到使用占空比的反映处理时，以从累积值减去反映处理中的反映量的方式进行调整。此外，规定的基准定时例如是DCDC转换器1起动时(使用开始时)或者进行反映处理的定时。在DCDC转换器1起动时是基准定时的情况下，该基准定时的时刻下的累积值的初始值能够设为0，在进行反映处理的定时是基准定时的情况下，关于初始值，能够将通过反映处理中的减法运算而得到的值设为该基准定时的时刻下的累积值的初始值。
在步骤S24之后，运算部13判定当前的累积值是否小于一定值(无法使用范围)(S25)。一定值(无法使用范围)是从上述上限值减去上述下限值而得到的值，例如如果上限值是100％、下限值是97％，则一定值(无法使用范围)为“3”。运算部13当在步骤S25中判定为累积值小于一定值(无法使用范围)的情况下，将下限值选择为使用占空比(S26)。另一方面，运算部13当在步骤S25中判定为累积值是一定值(无法使用范围)以上的情况下，将上限值选择为使用占空比(S27)，进行从当前(即将执行步骤S28之前)的累积值减去一定值的减法运算处理，更新累积值(S28)。此外，运算部13在结束步骤S26或者步骤S28的处理之后，结束占空比的决定处理(图3)，在接下来的周期中再次进行图2的控制。
例如，在图4的例子中，在期间a的定时下累积值是0，因此，将该定时设为基准定时。然后，当在期间a中的使用占空比的决定处理中计算占空比是98％的情况下，在步骤S24中，累积下限值(97％)与计算占空比(98％)的差即“1”，累积值成为“1”，在步骤S26中，将下限值(97％)设定为使用占空比。因此，在接下来的周期的期间b中，输出将下限值(97％)设为使用占空比的PWM信号，将累积值设为“1”。同样地，当在期间b中的使用占空比的决定处理中计算占空比是98％的情况下，在步骤S24中，累积下限值(97％)与计算占空比(98％)的差即“1”，累积值成为“2”，在步骤S26中，将下限值(97％)设定为使用占空比。因此，在接下来的周期的期间c中，输出将下限值(97％)设为使用占空比的PWM信号，累积值成为“2”。
另一方面，当在图4所示的期间c中的使用占空比的决定处理中计算占空比是99％的情况下，在步骤S24中，累积下限值(97％)与计算占空比(99％)的差即“2”，累积值成为“4”，在步骤S27中，将上限值(100％)设定为使用占空比。另外，在步骤S28中，以将累积值设为从“4”减去一定值“3”而得到的“1”的方式进行减法运算处理。因此，在接下来的周期的期间d中，输出将上限值(100％)设为使用占空比的PWM信号，将累积值设为“1”。进一步地，当在图4所示的期间d中的使用占空比的决定处理中计算占空比是99％的情况下，在步骤S24中，累积下限值(97％)与计算占空比(99％)的差即“2”，累积值成为“3”，在步骤S27中，将上限值(100％)设定为使用占空比。另外，在步骤S28中，以将累积值设为从“3”减去一定值“3”而得到的“0”的方式进行减法运算处理。因此，在接下来的周期的期间e中，输出将上限值(100％)设为使用占空比的PWM信号，将累积值设为“0”。
接下来，例示出本结构的效果。
在上述DCDC转换器1中，在通过反馈运算而计算出的计算占空比处于修正对象范围内(小于规定的上限值且大于规定的下限值的范围内)的情况下，能够将下限值和上限值中的某一方(在上述代表例中是下限值)设为代用值，基于该代用值来决定使用占空比。这样一来，则在存在不将修正对象范围内的值用作占空比的情形或者无法使用修正对象范围内的值的情形的情况下，能够代替计算占空比而将基于代用值的值代用作使用占空比。
但是，这样一来，则产生基于代用值而被代用的使用占空比与计算占空比的“偏离”，但每当进行这样的代用时，进行以累积与基于代用值决定的使用占空比和计算占空比之差相应的值的方式更新累积值的累积处理，从而能够将表示“偏离”的累积为何种程度的“累积值”作为定量的信息而掌握。然后，在规定条件成立的情况下，能够以加上或者减去通过最新的累积处理更新后的累积值的一部分或者全部的方式修正使用占空比，并且以减去或者加上用于使用占空比的修正的值的方式更新累积值。这样一来，则能够以将累积而得到的“偏离”反映到使用占空比的方式，抑制或者消除“偏离”的累积。
具体来说，运算部13以如下方式进行动作：在计算占空比处于修正对象范围内的情况下，将下限值决定为使用占空比，每当计算出修正对象范围内的计算占空比时，以累积下限值与计算占空比之差而更新累积值的方式进行累积处理，在通过累积处理更新后的累积值达到一定值的情况下，以加上一定值的方式修正使用占空比，并且以减去一定值的方式更新累积值。这样一来，则在通过反馈运算而计算出的计算占空比处于修正对象范围内的情况下，能够将下限值决定为使用占空比。这样一来，则在存在不将修正对象范围内的值用作实际的占空比的情形或者无法使用修正对象范围内的值的情形、存在能够将下限值用作实际的占空比的情形的情况下，能够代替计算占空比而将下限值代用作使用占空比。但是，这样一来，则产生下限值(使用占空比)与计算占空比的“偏离”，但每当进行这样的代用时，进行以累积下限值(使用占空比)与计算占空比之差的方式更新累积值的累积处理，从而能够将表示“偏离”的累积为何种程度的“累积值”作为定量的信息而掌握，而且，“累积值”成为更准确地反映“偏离”的累积的信息。然后，在通过累积处理更新后的累积值达到一定值的情况下，能够以加上一定值的方式修正使用占空比，并且以减去一定值的方式更新累积值。这样一来，则每当累积值达到一定值时，能够以抑制或者消除“偏离”的累积的方式进行动作，因此，能够抑制“偏离”的累积变得过大。而且，在抑制或者消除“偏离”的累积时，能够防止增加量变得过大到一定值以上，进而，能够防止使用占空比的修正变得过大(即，相对于反馈运算结果的背离变得过大)。
具体来说，将从上限值减去下限值而得到的值设为一定值。然后，运算部13在通过与计算出修正对象范围内的计算占空比相应地进行的累积处理而累积值达到一定值的情况下，将上限值决定为使用占空比，并且以减去一定值的方式更新累积值。在该结构中，每当计算占空比处于修正对象范围内时，能够将下限值用作使用占空比，每当由累积处理得到的累积值达到一定值(从上限值减去下限值而得到的值)时，能够将上限值用作使用占空比。这样一来，则在累积值低于一定值的期间，每当计算占空比处于修正对象范围内时，能够将下限值用作使用占空比，因此，在小于计算占空比的值的范围、并且除去修正对象范围内的值的范围内，能够将与该计算占空比最接近的值(下限值)代用作使用占空比。另一方面，在通过与计算出计算占空比相应地进行的累积处理而累积值达到一定值的情况下，将该计算占空比与一定值相加而得到的值为上限值以上，因此，通过将上限值代用作使用占空比，从而能够在将与计算占空比接近的值设为使用占空比的同时，抑制或者消除“偏离”的累积。
在本结构中，将上限值设为100％。然后，下限值设为在能够由驱动部8输出的占空比的候选中除100％之外最大的值。然后，运算部13在计算占空比处于修正对象范围内的情况下，将下限值决定为使用占空比。这样一来，则在计算占空比处于上限值附近的无法使用范围(在能够由驱动部输出的占空比的候选中除100％之外最大的值与100％之间的范围)的情况下，能够将下限值(在能够由驱动部输出的占空比的候选中除100％之外最大的值)决定为使用占空比。因此，即使存在上限值附近的无法使用范围、通过反馈运算得到无法使用范围内的计算占空比，也能够将与计算占空比接近的可使用值(下限值)代用作使用占空比，关于此时产生的“偏离”，能够通过另外的动作来消除。
在上述结构中，不连续输出低于100％且大于下限值(例如，97％)的占空比的PWM信号(例如，98％的占空比的PWM信号)和100％占空比的PWM信号，因此，能够防止由于这样的信号连续而PWM信号的断开期间低于一定值(上限值与下限值的差)。该效果当在PWM信号中从接通信号转移到断开信号时需要按上述修正对象范围(无法使用范围)的长度相当量而确保断开信号的时间的情况下是有效，当在PWM信号中从断开信号转移到接通信号时按上述修正对象范围(无法使用范围)的长度相当量而确保断开信号的时间的情况下也有效。
此外，在图4的中部，例示出现有技术的DCDC转换器(不使用图3的处理的装置)的波形。一般来说，在DCDC转换器中，对驱动部的动作有制约，存在无法设定100％附近的一定范围的占空比的情形。例如，将大于97％且小于100％的值的范围设为无法使用范围，在无法采用该无法使用范围的占空比的结构中，在通过反馈运算而计算出无法使用范围的占空比的情况下，必须选择无法使用范围外的能够使用的占空比。因此，即使在图4的期间a中得到98％的计算占空比，也如图4的中断波形中的期间b那样，采用无法使用范围外(在这里是97％)的占空比。因为是这样的方式，因此，有可能无法进行适当地反映了反馈运算的输出。另外，无法使用范围附近的占空比的变动容易变得断续，有可能在输出电压值中产生急剧的变动而产生冲击电流。
另一方面，在本结构中，在得到修正对象范围(无法使用范围)的计算占空比的情况下，将下限值代用作使用占空比，并且累积计算占空比和下限值(使用占空比)的差，在将累积值蓄积到一定程度的阶段中，事后使累积值反映。这样一来，则即使得到修正对象范围(无法使用范围)内的计算占空比，也能够以适当地反映反馈运算的形式采用修正对象范围外的占空比，而且，容易实现占空比的平均化。其结果是，能够表述连续的输出电压。
＜其他实施例＞
本发明不限定于通过上述叙述以及附图而说明的实施方式，例如，如下的实施方式也包括在本发明的技术范围内。另外，上述实施方式、后述的实施方式的各种特征只要是不矛盾的组合，则可以任意组合。
在实施例1中，运算部13在S22中，作为用于输出到驱动部8的PWM信号的使用占空比，直接选择在S20中取得的计算占空比的值，但也可以选择基于规定的校正公式校正在S20中取得的计算占空比的值而得到的值。
在实施例1中，运算部13在S26中，将下限值选择为使用占空比，但既可以将上限值选择为使用占空比，也可以选择基于规定的校正公式校正下限值或者上限值而得到的值。例如，运算部也可以在计算占空比处于修正对象范围内的情况下，将上限值决定为使用占空比，每当计算出修正对象范围内的计算占空比时，以累积上限值与计算占空比的差而更新累积值的方式进行累积处理。在该情况下，在通过累积处理更新后的累积值达到一定值的情况下，以减去一定值的方式修正使用占空比，并且以减去一定值的方式更新累积值即可。具体来说，在将从上限值减去下限值而得到的值设为一定值、通过与计算出修正对象范围内的计算占空比相应地进行的累积处理而累积值达到一定值的情况下，将下限值决定为使用占空比，以减去一定值的方式更新累积值即可。
在实施例1中，运算部13在S24中，以累积下限值与在S20中取得的计算占空比的差的方式更新累积值，但也可以以累积基于规定的校正公式校正差而得到的值的方式更新累积值。
在实施例1中，在由运算部13实施的具体的反馈控制中，如图4所示，示出PWM信号的断开期间处于1个周期的100％附近的例子(1个周期的输出从接通期间变化到断开期间的例子)。然而，运算部13也可以以PWM信号的断开期间处于1个周期的0％附近(1个周期的输出从断开期间变化为接通期间)的方式，进行反馈控制。
在实施例1中，运算部13在S2中，进行基于PID控制方式的反馈运算，计算出计算占空比，但也可以使用PI控制方式。
在实施例1中，作为DCDC转换器的一例，例示出双向型的升降压DCDC转换器，但既可以是降压DCDC转换器，也可以是升压DCDC转换器，也可以是升降压DCDC转换器。另外，如实施例1那样，既可以是能够变更输入侧与输出侧的双向型的DCDC转换器，也可以是使输入侧与输出侧固定化而成的单向型的DCDC转换器。
在实施例1中，例示出单相型的DCDC转换器，但也可以设为多相型的DCDC转换器。
在实施例1中，例示出同步整流式的DCDC转换器，但也可以设为将一部分的开关元件置换成二极管而成的二极管方式的DCDC转换器。
在实施例1中，作为DCDC转换器的开关元件，例示出作为N沟道型的MOSFET而构成的开关元件T1、T2、T3、T4，但开关元件既可以是P沟道型的MOSFET，也可以是双极型晶体管等其他开关元件。
在实施例1中，控制部12以微型计算机作为主体而构成，但也可以通过微型计算机以外的多个硬件电路来实现。
在实施例1中，示出在PWM信号的每个周期中进行反馈控制的例子，但也可以每隔PWM信号的多个周期地进行反馈控制。

Claims (4)

1.一种车载用的DCDC转换器，与第1导电路径以及第2导电路径电连接，并且将所述第1导电路径和所述第2导电路径中的某一方设为输入侧导电路径，将另一方设为输出侧导电路径，使施加于所述输入侧导电路径的电压进行升压或者降压而输出到所述输出侧导电路径，其中，所述车载用的DCDC转换器具有：
电压变换部，具备与被提供PWM信号的情况相应地进行接通断开动作的开关元件，通过所述开关元件的接通断开动作，使施加于所述输入侧导电路径的电压进行升压或者降压而输出到所述输出侧导电路径；
电压检测部，检测所述输出侧导电路径的电压值；
运算部，至少基于由所述电压检测部检测出的电压值，反复进行计算所述PWM信号的占空比的反馈运算，以使所述输出侧导电路径的电压值接近于目标电压值，每当进行所述反馈运算时，决定基于通过所述反馈运算而计算出的计算占空比的使用占空比；以及
驱动部，向所述开关元件输出基于由所述运算部决定的所述使用占空比的所述PWM信号，
在所述运算部中，
在通过所述反馈运算而计算出的所述计算占空比处于修正对象范围内的情况下，将规定的下限值和规定的上限值中的某一方设为代用值，并基于该代用值来决定所述使用占空比，所述修正对象范围是小于所述上限值且大于所述下限值的值的范围，
在所述计算占空比处于所述修正对象范围外的情况下，基于所述计算占空比来决定所述使用占空比，
每当计算出所述修正对象范围内的所述计算占空比时，进行以累积与基于所述代用值决定的所述使用占空比和所述计算占空比的差相应的值的方式更新累积值的累积处理，
在规定条件成立的情况下，以加上或者减去通过最新的所述累积处理更新后的所述累积值的一部分或者全部的方式修正所述使用占空比，并且以减去用于所述使用占空比的修正的值的方式更新所述累积值。
2.根据权利要求1所述的车载用的DCDC转换器，其中，
在所述运算部中，
在所述计算占空比处于所述修正对象范围内的情况下，将所述下限值决定为所述使用占空比，
每当计算出所述修正对象范围内的所述计算占空比时，以累积所述下限值与所述计算占空比的差而更新所述累积值的方式进行所述累积处理，
在通过所述累积处理更新后的所述累积值达到一定值的情况下，以对所述下限值加上所述一定值的方式修正所述使用占空比，并且以减去所述一定值的方式更新所述累积值。
3.根据权利要求2所述的车载用的DCDC转换器，其中，
所述一定值是从所述上限值减去所述下限值而得到的值，
在通过与计算出所述修正对象范围内的所述计算占空比相应地进行的所述累积处理而所述累积值达到所述一定值的情况下，将所述上限值决定为所述使用占空比，并且以减去所述一定值的方式更新所述累积值。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车载用的DCDC转换器，其中，
所述上限值是100％，所述下限值是能够由所述驱动部输出的占空比的候选中除100％之外最大的值，
所述运算部在所述计算占空比处于所述修正对象范围内的情况下，将所述下限值或者所述上限值决定为所述使用占空比。
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