JP2011109852A - Device for controlling power supply system, and vehicle mounting the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源システムの制御装置およびそれを搭載した車両に関し、より特定的には、電源システムに含まれる電流センサの異常検出技術に関する。 The present invention relates to a control device for a power supply system and a vehicle equipped with the control device, and more particularly, to an abnormality detection technique for a current sensor included in the power supply system.
近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する電動車両が注目されている。この電動車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。 2. Description of the Related Art In recent years, as an environmentally-friendly vehicle, an electric vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels using a driving force generated from electric power stored in the power storage device has attracted attention. Examples of the electric vehicle include an electric vehicle, a hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle.
これらの電動車両においては、発進時や加速時に蓄電装置から電力を受けて走行のための駆動力を発生するとともに、制動時に回生制動によって発電を行なって蓄電装置に電気エネルギを蓄えるための回転電機(モータジェネレータ)を備える場合がある。このように、走行状態に応じてモータジェネレータを制御するために、電動車両にはインバータが搭載される。 In these electric vehicles, a rotating electrical machine that receives electric power from the power storage device when starting or accelerating to generate driving force for traveling, and generates electric power by regenerative braking during braking to store electric energy in the power storage device. (Motor generator) may be provided. Thus, in order to control a motor generator according to a driving | running | working state, an inverter is mounted in an electric vehicle.
また、このような電動車両においては、インバータが必要とする電力は車両状態によって変動する。そして、インバータが必要とする電力を安定的に供給するために、蓄電装置とインバータとの間にコンバータが備えられる場合がある。このコンバータにより、インバータの入力電圧を蓄電装置の出力電圧より高くして、モータの高出力化ができるとともに、同一出力時のモータ電流を低減することで、インバータおよびモータの小型化,低コスト化を図ることができる。 In such an electric vehicle, the electric power required by the inverter varies depending on the vehicle state. In some cases, a converter is provided between the power storage device and the inverter in order to stably supply power required by the inverter. With this converter, the inverter input voltage can be made higher than the output voltage of the power storage device to increase the output of the motor and reduce the motor current at the same output, thereby reducing the size and cost of the inverter and motor. Can be achieved.
特開2007−185043号公報(特許文献1)には、ハイブリッド車両において、モータジェネレータを流れる各相の電流を検出するための電流センサを各相について二重化し、その二重化された電流センサの検出値を互いに比較することによって、電流センサの異常を検出する技術が開示される。 Japanese Patent Laying-Open No. 2007-185043 (patent document 1) discloses that in a hybrid vehicle, a current sensor for detecting a current of each phase flowing through a motor generator is duplexed for each phase, and a detection value of the duplexed current sensor is disclosed. A technique for detecting an abnormality of a current sensor by comparing each other is disclosed.
電動車両においては、コンバータを効率よく制御するために、コンバータに含まれるリアクトルを流れる電流を検出するための電流センサが設けられる場合がある。 In an electric vehicle, in order to control the converter efficiently, a current sensor for detecting a current flowing through a reactor included in the converter may be provided.
このコンバータのリアクトルを流れる電流を検出するための電流センサについても、特開2007−185043号公報(特許文献1)と同様にセンサを二重化する技術を適用することが可能である。このようにすることで、誤ったセンサ情報に基づいてコンバータを制御することによって発生する過大な電流や電圧の影響ために、機器の損傷や劣化が発生することを抑制できる。 As for the current sensor for detecting the current flowing through the reactor of this converter, it is possible to apply a technique for duplicating the sensor as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-185043 (Patent Document 1). By doing in this way, it can control that damage and degradation of a device occur because of the influence of the excessive current and voltage which occur by controlling a converter based on incorrect sensor information.
しかしながら、特開2007−185043号公報(特許文献1)に開示された技術を適用すると、センサが二重化されるため部品点数が増加する。これによって、機器の体格の大型化や、コストアップをもたらすおそれがある。 However, when the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-185043 (Patent Document 1) is applied, the number of parts increases because the sensor is duplicated. This may increase the size of the device and increase the cost.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、部品追加を行なうことなく、コンバータのリアクトルを流れる電流を検出するための電流センサの異常を検出することによって、コンバータの信頼性を向上することができる電源システムの制御装置およびそれを搭載した車両を提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to detect an abnormality of a current sensor for detecting a current flowing through a reactor of a converter without adding parts. Thus, it is an object of the present invention to provide a control device for a power supply system capable of improving the reliability of a converter and a vehicle equipped with the control device.
本発明による電源システムの制御装置は、負荷装置に電源を供給するための電源システムの制御装置であって、電源システムは、充電可能な蓄電装置と、コンバータと、電流センサとを含む。コンバータは、リアクトルを有し、蓄電装置と負荷装置との間で電圧変換が可能に構成される。電流センサは、リアクトルを流れる電流を検出する。また、制御装置は、電圧制御部と、電流制御部と、駆動指令生成部と、指令変更部と、センサ監視部とを備える。電圧制御部は、コンバータの負荷装置側の電圧をフィードバックすることによって、コンバータの負荷装置側の電圧を目標電圧に調整する。電流制御部は、電圧制御部の制御出力に基づいて、電流センサの検出値をフィードバックすることによってリアクトルに流れる電流を目標電流に調整するための制御演算を行なう。駆動指令生成部は、電流制御部の制御出力に基づいて、コンバータの駆動指令を生成する。指令変更部は、電流制御部の制御出力を変更するための変更量を生成する。そして、センサ監視部は、電流制御部の制御出力が変更されている期間における、電流センサにより検出された電流検出値に基づく電流変化量と、変更量に基づいて演算により求められる基準となる電流変化量とを比較することによって、電流センサの異常を検出する。 A power supply system control device according to the present invention is a power supply system control device for supplying power to a load device, and the power supply system includes a rechargeable power storage device, a converter, and a current sensor. The converter includes a reactor and is configured to be capable of voltage conversion between the power storage device and the load device. The current sensor detects a current flowing through the reactor. The control device also includes a voltage control unit, a current control unit, a drive command generation unit, a command change unit, and a sensor monitoring unit. The voltage controller adjusts the voltage on the load device side of the converter to the target voltage by feeding back the voltage on the load device side of the converter. The current control unit performs a control calculation for adjusting the current flowing through the reactor to the target current by feeding back the detection value of the current sensor based on the control output of the voltage control unit. The drive command generation unit generates a drive command for the converter based on the control output of the current control unit. The command changing unit generates a change amount for changing the control output of the current control unit. Then, the sensor monitoring unit includes a current change amount based on the detected current value detected by the current sensor and a reference current obtained by calculation based on the change amount during a period when the control output of the current control unit is changed. An abnormality of the current sensor is detected by comparing the amount of change.
好ましくは、センサ監視部は、電流センサにより検出された電流検出値に基づく電流変化量と、基準となる電流変化量との差の絶対値が所定のしきい値よりも大きくなったことが検出された場合に、電流センサが異常であると判定する。 Preferably, the sensor monitoring unit detects that the absolute value of the difference between the current change amount based on the current detection value detected by the current sensor and the reference current change amount is greater than a predetermined threshold value. If it is determined, the current sensor is determined to be abnormal.
好ましくは、指令変更部は、リアクトルを流れる電流が正の場合は、電流制御部の制御出力を増加させる方向に変更量を変化させ、リアクトルを流れる電流が負の場合は、電流制御部の制御出力を減少させる方向に変更量を変化させる。 Preferably, the command changing unit changes the amount of change in a direction to increase the control output of the current control unit when the current flowing through the reactor is positive, and controls the current control unit when the current flowing through the reactor is negative. Change the change amount in the direction of decreasing the output.
好ましくは、指令変更部は、電流制御部の制御出力をパルス状に変化させる。
好ましくは、指令変更部は、電流制御部の制御出力の変更を、所定期間ごとに実行する。
Preferably, the command changing unit changes the control output of the current control unit in a pulse shape.
Preferably, the command changing unit changes the control output of the current control unit every predetermined period.
好ましくは、駆動指令生成部は、電流制御部の制御出力と所定の周期の搬送波との比較に基づいて駆動指令を生成する。そして、電流制御部の制御出力が変更される期間は、搬送波の1周期に相当する期間である。 Preferably, the drive command generation unit generates a drive command based on a comparison between the control output of the current control unit and a carrier wave having a predetermined period. The period in which the control output of the current control unit is changed is a period corresponding to one cycle of the carrier wave.
好ましくは、コンバータは、負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、接地線から電力線に向かう方向を順方向として、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第1の整流素子および第2の整流素子とをさらに有する。そして、リアクトルは、第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子の接続ノードと蓄電装置の正極端子とを結ぶ経路に介挿される。 Preferably, the converter includes a first switching element and a second switching element connected in series between the power line of the load device and the ground line, and a first switching element with a direction from the ground line toward the power line as a forward direction. A first rectifier element and a second rectifier element connected in parallel to the element and the second switching element, respectively. And a reactor is inserted in the path | route which connects the connection node of a 1st switching element and a 2nd switching element, and the positive electrode terminal of an electrical storage apparatus.
好ましくは、駆動指令生成部は、電流センサの異常が検出された場合は、第1のスイッチング素子をオン状態に固定するとともに、第2のスイッチング素子をオフ状態に固定するようにコンバータの駆動指令を生成する。 Preferably, when an abnormality of the current sensor is detected, the drive command generation unit fixes the first switching element in the on state and the converter drive command so as to fix the second switching element in the off state. Is generated.
本発明による車両は、充電可能な蓄電装置と、駆動力発生部と、コンバータと、電流センサと、コンバータを制御するための制御装置とを備える。駆動力発生部は、蓄電装置からの電力を用いて駆動力を発生するように構成される。コンバータは、リアクトルを含み、蓄電装置と駆動力発生部との間で電圧変換が可能である。電流センサは、リアクトルを流れる電流を検出する。また、制御装置は、電圧制御部と、電流制御部と、駆動指令生成部と、指令変更部と、センサ監視部とを含む。電圧制御部は、コンバータの負荷装置側の電圧をフィードバックすることによって、コンバータの負荷装置側の電圧を目標電圧に調整する。電流制御部は、電圧制御部の制御出力を目標電流として、電流センサの検出値をフィードバックすることによってリアクトルに流れる電流を目標電流に調整するための制御演算を行なう。駆動指令生成部は、電流制御部の制御出力に基づいて、コンバータの駆動指令を生成する。指令変更部は、電流制御部の制御出力を変更するための変更量を生成する。そして、センサ監視部は、電流制御部の制御出力が変更されている期間における、電流センサにより検出された電流検出値に基づく電流変化量と、変更量に基づいて演算により求められた基準となる電流変化量とを比較することによって、電流センサの異常を検出する。 A vehicle according to the present invention includes a chargeable power storage device, a driving force generation unit, a converter, a current sensor, and a control device for controlling the converter. The driving force generation unit is configured to generate driving force using electric power from the power storage device. The converter includes a reactor, and voltage conversion is possible between the power storage device and the driving force generator. The current sensor detects a current flowing through the reactor. In addition, the control device includes a voltage control unit, a current control unit, a drive command generation unit, a command change unit, and a sensor monitoring unit. The voltage controller adjusts the voltage on the load device side of the converter to the target voltage by feeding back the voltage on the load device side of the converter. The current control unit performs a control calculation for adjusting the current flowing through the reactor to the target current by feeding back the detection value of the current sensor with the control output of the voltage control unit as the target current. The drive command generation unit generates a drive command for the converter based on the control output of the current control unit. The command changing unit generates a change amount for changing the control output of the current control unit. The sensor monitoring unit is a current change amount based on the current detection value detected by the current sensor and a reference obtained by calculation based on the change amount during a period when the control output of the current control unit is changed. The abnormality of the current sensor is detected by comparing the current change amount.
本発明によれば、電源システムの制御装置およびそれを搭載した車両において、部品追加を行なうことなく、コンバータのリアクトルを流れる電流を検出するための電流センサの異常を検出することができるので、コンバータの信頼性を向上することができる。 According to the present invention, in a control device for a power supply system and a vehicle equipped with the control device, an abnormality of a current sensor for detecting a current flowing through a reactor of a converter can be detected without adding parts. Reliability can be improved.
以下において、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, about the same or equivalent part in a figure, the same code | symbol is attached | subjected and the description is not repeated.
図1は、本実施の形態に従う電源システムの制御装置が適用されるモータ駆動制御システムを搭載したハイブリッド車両100の全体ブロック図である。本実施の形態においては、車両100としてエンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両を例として説明するが、車両100の構成はこれに限定されるものではなく、蓄電装置からの電力によって走行可能な車両であれば適用可能である。車両100としては、ハイブリッド車両以外にたとえば電気自動車や燃料電池自動車などが含まれる。
FIG. 1 is an overall block diagram of a
図1を参照して、車両100は、電源システム20と、負荷装置45と、平滑コンデンサC2と、制御装置(以下、ECU「Electronic Control Unit」とも称する。)30とを備える。
Referring to FIG. 1,
電源システム20は、蓄電装置28と、システムリレーSR1,SR2と、平滑コンデンサC1と、コンバータ12とを含む。
蓄電装置28は、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を含んで構成される。また、蓄電装置28が出力する直流電圧VBおよび入出力される直流電流IBは、電圧センサ10および電流センサ11によってそれぞれ検出される。そして、電圧センサ10および電流センサ11は、検出した直流電圧VBおよび直流電流IBの検出値をECU30に出力する。蓄電装置28の出力電圧は、たとえば200V程度である。
The
システムリレーSR1は、蓄電装置28の正極端子と電力線PL1とを結ぶ経路に介挿される。また、システムリレーSR2は、蓄電装置28の負極端子と接地線NLとを結ぶ経路に介挿される。システムリレーSR1,SR2は、ECU30からの信号SEにより制御され、蓄電装置28からコンバータ12への電力の供給と遮断とを切替える。
System relay SR1 is inserted in a path connecting positive electrode terminal of
コンバータ12は、リアクトルL1と、スイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。
スイッチング素子Q1およびQ2は、電力線PL2および接地線NLの間に直列に接続される。スイッチング素子Q1およびQ2は、ECU30からのスイッチング制御信号PWCによって制御される。本実施の形態において、スイッチング素子Q1,Q2および後述するスイッチング素子Q3〜Q8としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置される。
Switching elements Q1 and Q2 are connected in series between power line PL2 and ground line NL. Switching elements Q1 and Q2 are controlled by a switching control signal PWC from
リアクトルL1は、一方端がスイッチング素子Q1およびQ2の接続ノードに接続され、他方端が電力線PL1に接続される。また、平滑コンデンサC1は、電力線PL1および接地線NLの間に接続され、電力線PL1および接地線NLの間の電圧変動を低減する。 Reactor L1 has one end connected to a connection node of switching elements Q1 and Q2, and the other end connected to power line PL1. Smoothing capacitor C1 is connected between power line PL1 and ground line NL, and reduces voltage fluctuation between power line PL1 and ground line NL.
電流センサ18は、リアクトルL1を流れるリアクトル電流を検出し、その検出値ILをECU30に出力する。電圧センサ19は、平滑コンデンサC1にかかる電圧を検出し、その検出値VLをECU30に出力する。
また、電源システム20は、低電圧系(補機系)として、空調機50と、DC/DCコンバータ51と、補機負荷52と、補機バッテリ53とをさらに含む。
The
空調機50は、電力線PL1および接地線NLに接続される。空調機50は、コンバータ12によって降圧された電力または蓄電装置28から供給される電力を用いて駆動され、車両の室内を空調する。
DC/DCコンバータ51は、電力線PL1および接地線NLに接続され、コンバータ12によって降圧された直流電圧または蓄電装置28から供給される直流電圧をさらに降圧して補機負荷52および補機バッテリ53へ供給する。
DC /
補機バッテリ53は、代表的には鉛蓄電池によって構成される。補機バッテリ53の出力電圧は、蓄電装置28の出力電圧よりも低く、たとえば12V程度である。
補機負荷52には、たとえばランプ類、ワイパー、ヒータ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどが含まれる。
The
負荷装置45は、インバータ23と、モータジェネレータMG1,MG2と、エンジン40と、動力分割機構41と、駆動輪42とを含む。また、インバータ23は、モータジェネレータMG1を駆動するためのインバータ14と、モータジェネレータMG2を駆動するためのインバータ22とを含む。なお、図1のようにインバータおよびモータジェネレータを2組備えることは必須ではなく、たとえばインバータ14とモータジェネレータMG1、あるいはインバータ22とモータジェネレータMG2のいずれか1組のみを備える構成としてもよい。
モータジェネレータMG1,MG2は、インバータ23から供給される交流電力を受けて車両走行のための回転駆動力を発生する。また、モータジェネレータMG1,MG2は、外部から回転力を受け、ECU30からの回生トルク指令によって交流電力を発電するとともに回生制動力を車両100に発生する。
Motor generators MG1 and MG2 receive AC power supplied from
また、モータジェネレータMG1,MG2は、動力分割機構41を介してエンジン40にも連結される。そして、エンジン40の発生する駆動力とモータジェネレータMG1,MG2の発生する駆動力とが最適な比率となるように制御される。また、モータジェネレータMG1,MG2のいずれか一方を専ら電動機として機能させ、他方のモータジェネレータを専ら発電機として機能させてもよい。なお、実施の形態においては、モータジェネレータMG1をエンジン40により駆動される発電機として専ら機能させ、モータジェネレータMG2を駆動輪42を駆動する電動機として専ら機能させるものとする。
Motor generators MG1 and MG2 are also coupled to
動力分割機構41には、エンジン40の動力を、駆動輪42とモータジェネレータMG1との両方に振り分けるために、遊星歯車機構(プラネタリーギヤ)が使用される。
In
インバータ14は、コンバータ12から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン40を始動させるためにモータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ14は、エンジン40から伝達される機械的動力によってモータジェネレータMG1で発電された回生電力をコンバータ12に出力する。このときコンバータ12は、降圧回路として動作するようにECU30によって制御される。
インバータ14は、電力線PL2および接地線NLの間に並列に設けられる、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とを含んで構成される。各相アームは、電力線PL2および接地線NLの間に直列接続されたスイッチング素子を含んで構成される。たとえば、U相アーム15はスイッチング素子Q3,Q4を含み、V相アーム16はスイッチング素子Q5,Q6を含み、W相アーム17はスイッチング素子Q7,Q8を含む。また、スイッチング素子Q3〜Q8に対して、逆並列ダイオードD3〜D8がそれぞれ接続される。スイッチング素子Q3〜Q8は、ECU30からのスイッチング制御信号PWI1によって制御される。
代表的には、モータジェネレータMG1は、3相の永久磁石型同期電動機を含んで構成され、U,V,W相の3つのコイルの一端が中性点に共通に接続される。さらに、各相コイルの他端は、各相アーム15〜17におけるスイッチング素子の接続ノードと接続される。 Typically, motor generator MG1 includes a three-phase permanent magnet type synchronous motor, and one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to a neutral point. Furthermore, the other end of each phase coil is connected to the connection node of the switching element in each phase arm 15-17.
インバータ22は、コンバータ12に対してインバータ14と並列的に接続される。
インバータ22は駆動輪42を駆動するモータジェネレータMG2に対してコンバータ12の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ22は、回生制動に伴い、モータジェネレータMG2において発電された回生電力をコンバータ12に出力する。このときコンバータ12は降圧回路として動作するようにECU30によって制御される。インバータ22の内部の構成は図示しないが、インバータ14と同様であり、詳細な説明は繰り返さない。
コンバータ12は、基本的には、各スイッチング周期内でスイッチング素子Q1およびQ2が相補的かつ交互にオン・オフするように制御される。コンバータ12は、昇圧動作時には、平滑コンデンサC1の両端の直流電圧VLを直流電圧VH(インバータ14への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧」とも称する)に昇圧する。この昇圧動作は、スイッチング素子Q2のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q1および逆並列ダイオードD1を介して、電力線PL2へ供給することにより行なわれる。
また、コンバータ12は、降圧動作時には、直流電圧VHを直流電圧VLに降圧する。この降圧動作は、スイッチング素子Q1のオン期間にリアクトルL1に蓄積された電磁エネルギを、スイッチング素子Q2および逆並列ダイオードD2を介して、接地線NLへ供給することにより行なわれる。
これらの昇圧動作および降圧動作における電圧変換比(VHおよびVLの比)は、上記スイッチング周期におけるスイッチング素子Q1,Q2のオン期間比(デューティ)により制御される。なお、スイッチング素子Q1およびQ2をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、VH=VL(電圧変換比=1.0)とすることもできる。 The voltage conversion ratio (the ratio of VH and VL) in these step-up and step-down operations is controlled by the on-period ratio (duty) of the switching elements Q1 and Q2 in the switching period. If switching elements Q1 and Q2 are fixed to ON and OFF, respectively, VH = VL (voltage conversion ratio = 1.0) can be obtained.
平滑コンデンサC2は、電力線PL2および接地線NLとの間に接続される。平滑コンデンサC2は、コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ23へ供給する。電圧センサ13は、平滑コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、システム電圧VHを検出し、その検出値をECU30へ出力する。
Smoothing capacitor C2 is connected between power line PL2 and ground line NL. Smoothing capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage from
インバータ14は、モータジェネレータMG1のトルク指令値が正(TR1>0)の場合には、平滑コンデンサC2から直流電圧が供給されるとECU30からのスイッチング制御信号PWI1に応答したスイッチング素子Q3〜Q8のスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するようにモータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ14は、モータジェネレータMG1のトルク指令値が零の場合(TR1=0)には、スイッチング制御信号PWI1に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるようにモータジェネレータMG1を駆動する。これにより、モータジェネレータMG1は、トルク指令値TR1によって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
When the torque command value of motor generator MG1 is positive (TR1> 0),
さらに、車両100の回生制動時には、モータジェネレータMG1のトルク指令値TR1は負に設定される(TR1<0)。この場合には、インバータ14は、スイッチング制御信号PWI1に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータMG1が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧(システム電圧)を平滑コンデンサC2を介してコンバータ12へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、電動車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。
Further, during regenerative braking of
インバータ22についても同様に、モータジェネレータMG2のトルク指令値に対応したECU30からのスイッチング制御信号PWI2を受け、スイッチング制御信号PWI2応答したスイッチング動作によって、直流電圧を交流電圧に変換して所定のトルクになるようにモータジェネレータMG2を駆動する。
Similarly,
電流センサ24,25は、モータジェネレータMG1,MG2に流れるモータ電流MCRT1,MCRT2を検出し、その検出したモータ電流をECU30へ出力する。なお、U相,V相,W相の各相の電流の瞬時値の和は零であるので、図1に示すように電流センサ24,25は2相分のモータ電流を検出するように配置すれば足りる。
回転角センサ(レゾルバ)26,27は、モータジェネレータMG1,MG2の回転角θ1,θ2を検出し、その検出した回転角θ1,θ2をECU30へ出力する。ECU30では、回転角θ1,θ2に基づきモータジェネレータMG1,MG2の回転速度MRN1,MRN2および角速度ω1,ω2(rad/s)を算出できる。なお、回転角センサ26,27については、回転角θ1,θ2をECU30にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置しないようにしてもよい。
Rotation angle sensors (resolvers) 26 and 27 detect rotation angles θ1 and θ2 of motor generators MG1 and MG2, and output the detected rotation angles θ1 and θ2 to
ECU30は、いずれも図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、車両100の各機器を制御する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
Although not shown,
代表的な機能として、ECU30は、入力されたトルク指令値TR1,TR2、電圧センサ19によって検出された直流電圧VL、電流センサ11によって検出された直流電流IB、電圧センサ13によって検出されたシステム電圧VHおよび電流センサ24,25からのモータ電流MCRT1,MCRT2、回転角センサ26,27からの回転角θ1,θ2等に基づいて、モータジェネレータMG1,MG2がトルク指令値TR1,TR2に従ったトルクを出力するように、コンバータ12およびインバータ23の動作を制御する。すなわち、コンバータ12およびインバータ23を上記のように制御するためのスイッチング制御信号PWC,PWI1,PWI2を生成して、コンバータ12およびインバータ23へそれぞれ出力する。
As representative functions, the
コンバータ12の昇圧動作時には、ECU30は、システム電圧VHをフィードバック制御することにより、システム電圧VHが電圧目標値に一致するようにスイッチング制御信号PWCを生成する。
During the boosting operation of
また、ECU30は、車両100が回生制動モードに入ると、モータジェネレータMG1,MG2で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号PWI1、PWI2を生成してインバータ23へ出力する。これにより、インバータ23は、モータジェネレータMG1,MG2で発電された交流電圧を直流電圧に変換してコンバータ12へ供給する。
Further, when
さらに、ECU30は、車両100が回生制動モードに入ると、インバータ23から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号PWCを生成し、コンバータ12へ出力する。これにより、モータジェネレータMG1,MG2が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、さらに降圧されて蓄電装置28に供給される。
Further, when
上述のようなコンバータ12の構成では、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチング状態を切替えるときに、2つのスイッチング素子が同時にオン状態(導通状態)となることを防止するために、両方のスイッチング素子を一時的にオフ状態とするデッドタイムが一般的に設けられる。ところが、このデッドタイムの影響により、リアクトルL1を流れる電流の向きが変化する際に、コンバータ12の出力電圧が変動するという問題がある。
In the configuration of the
このような問題を解決するために、ECU30において、コンバータ12を流れる電流(すなわち、リアクトルL1を流れる電流IL)をフィードバック制御することにより、コンバータ12の出力電圧の変動を抑制する手法が採用される場合がある。
In order to solve such a problem, the
しかしながら、リアクトルL1を流れる電流ILを検出するために用いられる電流センサ18が、故障等の原因によってその検出値にずれが生じる状態となってしまった場合、誤った電流検出値に基づいてコンバータ12が制御されてしまうので、これに起因して発生する過大な電流や電圧のために機器の損傷や劣化を招くおそれがある。
However, if the
そこで、本実施の形態では、あるタイミングでデューティ指令値をパルス状に変化させ、そのときに電流センサ18によって検出されたリアクトル電流ILの検出値の変化量と、そのデューティをパルス状に変化させた期間の演算によって得られる電流の変化量とを比較することによって、電流センサ18の異常の有無を検出する。そして、この異常の検出結果に基づいてコンバータ12を制御する。これによって、新たに部品を追加することなく電流センサ18の異常検出を行なうとともに、誤った電流検出値に基づいてコンバータ12が制御されてしまうことに起因する機器の損傷や劣化を抑制する。
Therefore, in the present embodiment, the duty command value is changed in a pulse shape at a certain timing, and the change amount of the detected value of the reactor current IL detected by the
図2は、本実施の形態におけるセンサ異常検出を説明するためのタイムチャートである。図2において、横軸には時間が示されており、縦軸には搬送波CR、スイッチング素子Q1,Q2の動作状態、およびリアクトル電流ILの状態が示される。なお、以下の説明においては、理解を容易にするために、モータジェネレータMG1,MG2が加速,減速を行なっていない定常状態の場合について説明する。 FIG. 2 is a time chart for explaining sensor abnormality detection in the present embodiment. In FIG. 2, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the carrier CR, the operating states of the switching elements Q1 and Q2, and the state of the reactor current IL. In the following description, in order to facilitate understanding, a description will be given of a steady state in which motor generators MG1 and MG2 are not accelerating or decelerating.
図2を参照して、所定の周期の搬送波CR(図2中のW30)と、上述のスイッチング素子Q1,Q2のオン期間比であるデューティDUTYとが交差する時刻において、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチングが行なわれる。図2中のW10のように、スイッチング素子Q1がオン状態(すなわち、スイッチング素子Q2がオフ状態)のときはリアクトル電流ILは減少し、スイッチング素子Q1がオフ状態(すなわち、スイッチング素子Q2がオン状態)のときはリアクトル電流ILは増加する。 Referring to FIG. 2, at a time when carrier wave CR (W30 in FIG. 2) having a predetermined period and duty DUTY, which is the on-period ratio of switching elements Q1 and Q2, described above, intersect switching elements Q1 and Q2. Switching is performed. As shown in W10 in FIG. 2, when switching element Q1 is on (ie, switching element Q2 is off), reactor current IL decreases and switching element Q1 is off (ie, switching element Q2 is on). ), The reactor current IL increases.
車両が定常状態である場合には、リアクトル電流ILの搬送波1周期の電流の平均値は変化しないので、たとえば搬送波CRが山となる時刻t0,t1におけるそれぞれのリアクトル電流ILの検出値I0,I1は等しくなる。 When the vehicle is in a steady state, the average value of the current of one cycle of the carrier current of the reactor current IL does not change. Are equal.
この定常状態において、時刻t1から時刻t2の時間間隔に、デューティDUTYの指令値が、パルス状にΔdutyだけ変化した場合を考える。 In this steady state, consider a case where the command value of the duty DUTY changes by Δduty in a pulse shape at a time interval from time t1 to time t2.
そうすると、デューティDUTYの変化によってスイッチング素子Q1のオン時間が長くなるので、定常状態が継続していた場合にスイッチング状態が切替わるはずであった図2中の破線W20上の点P10および点20で示されるスイッチングタイミングが、図2中の点11および点21のように変化する。 Then, since the ON time of the switching element Q1 becomes longer due to the change of the duty DUTY, the switching state should be switched when the steady state is continued at the points P10 and 20 on the broken line W20 in FIG. The switching timing shown changes like points 11 and 21 in FIG.
その結果、時刻t2において、デューティDUTYの変化がなければI2*(=I1)が検出されるはずであったリアクトル電流ILが、図2中のI2に変化する。 As a result, at time t2, reactor current IL that should have detected I2 * (= I1) if duty DUTY has not changed changes to I2 in FIG.
時刻t1からt2までの時間変化Δtにおける、リアクトル電流ILの電流変化ΔILについて図3を用いて説明する。 The current change ΔIL of the reactor current IL during the time change Δt from time t1 to t2 will be described with reference to FIG.
図3を参照して、スイッチング素子Q1,Q2を含むスイッチング素子部31の入力電圧をVinとすると、平滑コンデンサC1の電圧VLおよびリアクトル電流ILとの関係は、リアクトルL1のリアクタンスLを用いて式(1)のように表わせる。
Referring to FIG. 3, when the input voltage of switching
VL−L・ΔIL/Δt−Vin=0 … (1)
また、スイッチング素子部31のデューティDUTYと、入力電圧Vinおよび出力電圧である平滑コンデンサC2の電圧VHとは、式(2)のような関係が成立する。
VL−L · ΔIL / Δt−Vin = 0 (1)
Further, the duty DUTY of the switching
DUTY=Vin/VH … (2)
式(2)を式(1)に代入すると、式(3)が得られる。
DUTY = Vin / VH (2)
Substituting equation (2) into equation (1) yields equation (3).
VL−L・ΔIL/Δt−VH・DUTY=0 … (3)
これより、電流変化ΔILは、式(4)のように表わすことができる。
VL−L · ΔIL / Δt−VH · DUTY = 0 (3)
Thus, the current change ΔIL can be expressed as shown in Equation (4).
ΔIL=(VL−VH・DUTY)・Δt/L … (4)
ここで、定常状態の場合には、ΔIL=0であるので、VL−VH・DUTY=0となるように、フィードバック制御によってデューティDUTYが定まる。
ΔIL = (VL−VH · DUTY) · Δt / L (4)
Here, since ΔIL = 0 in the steady state, the duty DUTY is determined by feedback control so that VL−VH · DUTY = 0.
そして、図2のように、デューティDUTYをΔdutyだけ変更した場合の電流変化ΔILは、式(4)において、デューティDUTYが(DUTY+Δduty)に変化するので、式(5)のように表わせる。 Then, as shown in FIG. 2, the current change ΔIL when the duty DUTY is changed by Δduty can be expressed as the equation (5) because the duty DUTY changes to (DUTY + Δduty) in the equation (4).
ΔIL=(VL−VH・(DUTY+Δduty))・Δt/L
=−VH・Δduty・Δt/L … (5)
このように演算で求められたリアクトル電流ILの変化量ΔIcal(=ΔIL)と、図2で説明したように実際に電流センサ18で検出されるリアクトル電流ILの変化量ΔIdet(=I2−I1)とを比較することによって、電流センサ18に異常が発生しているか否かを判定することができる。
ΔIL = (VL−VH · (DUTY + Δduty)) · Δt / L
= −VH · Δduty · Δt / L (5)
The change amount ΔIcal (= ΔIL) of the reactor current IL thus obtained by the calculation and the change amount ΔIdet (= I2−I1) of the reactor current IL actually detected by the
図4に、図2の時刻t1から時刻t2における、電流センサ18で検出されるリアクトル電流ILの変化量ΔIdetおよび演算で求められたリアクトル電流ILの変化量ΔIcalを示す。
FIG. 4 shows the change amount ΔIdet of the reactor current IL detected by the
このような、デューティDUTYへのパルス状の変更量Δdutyの加算を、図5に示すように、所定間隔INTごとに実行することによって、電流センサ18の異常が検出される。この所定間隔INTは、一定期間ごとであってもよいし、所定の条件が成立した場合に行なうようにしてもよい。
The addition of the pulse-like change amount Δduty to the duty DUTY is executed at predetermined intervals INT as shown in FIG. 5 to detect an abnormality in the
なお、上記では、車両が定常状態の場合について説明したが、車両が定常状態でない場合においても上記のセンサ異常検出の手法が適用できる。実際のコンバータの制御においては、搬送波のキャリア周期はたとえば0.1ms(キャリア周波数では10kHz)程度が採用される。これに対して、車両の走行状態変化に起因するリアクトル電流ILの変化は、たとえば10〜100ms(キャリア周波数では10〜100Hz)程度と相対的に長いので、搬送波1周期(または数周期)の期間では、車両の走行状態変化に起因するリアクトル電流ILの変化は非常に小さい。そのため、搬送波1周期(または数周期)のような短い期間では、上述の定常状態の場合とほぼ同様であると考えることができる。 In the above description, the case where the vehicle is in a steady state has been described. However, the above-described sensor abnormality detection method can be applied even when the vehicle is not in a steady state. In actual control of the converter, the carrier period of the carrier wave is, for example, about 0.1 ms (10 kHz at the carrier frequency). On the other hand, the change in the reactor current IL caused by the change in the running state of the vehicle is relatively long, for example, about 10 to 100 ms (10 to 100 Hz at the carrier frequency), so that the period of one cycle (or several cycles) of the carrier wave Then, the change in the reactor current IL due to the change in the running state of the vehicle is very small. Therefore, it can be considered that a short period such as one cycle (or several cycles) of the carrier wave is almost the same as that in the steady state described above.
また、上記の説明では、定常状態におけるリアクトル電流ILが正の場合について説明したが、リアクトル電流ILが負の場合およびリアクトル電流がゼロをまたぐ場合においても適用可能である。 In the above description, the case where the reactor current IL in the steady state is positive has been described. However, the present invention can be applied to a case where the reactor current IL is negative and a case where the reactor current crosses zero.
図6は、本実施の形態において、ECU30で実行されるセンサ異常検出制御を説明するための機能ブロック図である。図6で説明される機能ブロック図に記載された各機能ブロックは、ECU30によるハードウェア的あるいはソフトウェア的な処理によって実現される。
FIG. 6 is a functional block diagram for explaining sensor abnormality detection control executed by the
図1および図6を参照して、ECU30は、電圧指令生成部200と、電圧制御部210と、電流制御部220と、駆動指令生成部230と、サンプリングホールド部240と、キャリア生成部250と、指令変更部260と、加算部270と、センサ監視部280とを含む。
Referring to FIGS. 1 and 6,
電圧指令生成部200は、モータジェネレータMG1,MG2への要求トルクTR1,TR2と、モータジェネレータMG1,MG2の回転速度MRN1,MRN2を受ける。そして、電圧指令生成部200は、これらの情報に基づいてコンバータ12の出力電圧(すなわち、インバータ14の入力電圧)の電圧指令VREFを生成する。
Voltage
電圧制御部210は、減算部211と、電圧制御演算部212とを含む。
減算部211は、電圧指令生成部200から受ける電圧指令VREFと、電圧センサ13により検出されたコンバータ12のシステム電圧のフィードバック値VHとの電圧偏差を演算し、演算結果を電圧制御演算部212に出力する。
The
The
電圧制御演算部212は、減算部211によって演算された電圧偏差をPI演算することによって、リアクトルL1に流れるリアクトル電流の指令値ILREFを演算する。
The voltage
このように、電圧制御部210においては、コンバータ12のシステム電圧のフィードバック制御を行なうことによって、リアクトル電流指令値ILREFを演算する。そして、電圧制御演算部212は、このリアクトル電流指令値ILREFを、電流制御部220へ出力する。
Thus,
電流制御部220は、減算部221と、電流制御演算部222とを含む。
減算部221は、電圧制御演算部212からのリアクトル電流指令値ILREFと、サンプリングホールド部240によって、サンプリング周期ごとに検出値がホールドされたリアクトル電流ILのフィードバック値との電流偏差を演算し、電流制御演算部222に出力する。
The
The
電流制御演算部222は、減算部221により演算された電流偏差をPI演算することによって、スイッチング素子Q1,Q2のデューティDUTYを演算する。そして、電流制御演算部222は、デューティDUTYを加算部270へ出力する。
The current
なお、電圧制御部210および電流制御部220は、システム電圧VHを電圧指令VREFに一致させるためのメインループ205を形成する。また、電流制御部220は、リアクトル電流ILを電流指令IREFに一致させるためのマイナーループを形成する。
The
このように、電圧フィードバック制御に加えて電流フィードバック制御を行なうことで、デッドタイム等によって電流偏差が生じた場合でも、それに応じてデューティDUTYを速やかに変更することができる。その結果、電流偏差に起因するシステム電圧VHの電圧変動を低減することができる。 As described above, by performing the current feedback control in addition to the voltage feedback control, even when a current deviation occurs due to a dead time or the like, the duty DUTY can be quickly changed accordingly. As a result, the voltage fluctuation of the system voltage VH due to the current deviation can be reduced.
キャリア生成部250は、所定のキャリア周波数の搬送波CRを、駆動指令生成部230に出力する。また、キャリア生成部250は、サンプリングホールド部240および指令変更部260に、サンプリング信号SMPを出力する。サンプリングホールド部240は、各サンプリング信号SMP入力時に、電流センサ18により検出されたリアクトル電流ILを検出して保持する。そして、サンプリングホールド部240は、その検出した電流値ILSを減算部221、センサ監視部280に出力する。
The
指令変更部260は、キャリア生成部250から、サンプリング信号SMPを受ける。そして、予め定められた異常判定タイミングとなったときに、指令変更部260は、デューティDUTYの指令値をパルス状に変化させるための変更量Δdutyを加算部270およびセンサ監視部280へ出力する。
加算部270は、電流制御演算部222によって演算されたデューティDUTYと、指令変更部260からの変更量Δdutyを受け、それらを加算して駆動指令生成部230へ出力する。
駆動指令生成部230は、加算部270によって変更量Δdutyが加算されたデューティDUTYの指令値と、キャリア生成部250からの搬送波CRとの比較に基づいて、コンバータ12のスイッチング素子Q1,Q2のオン・オフを制御するためのPWM(Pulse Width Modulation)信号であるスイッチング制御信号PWCを生成する。そして、駆動指令生成部230は、制御信号PWCを、コンバータ12へ出力する。
The
このスイッチング制御信号PWCによって、モータジェネレータMG1,MG2が力行の場合は、蓄電装置28からの出力電圧を所望のインバータ23の入力電圧まで昇圧する。また、モータジェネレータMG1,MG2が回生の場合は、モータジェネレータMG1,MG2により発電されインバータ23によって変換された直流電力を、蓄電装置28が充電電圧まで降圧する。
With this switching control signal PWC, when motor generators MG1, MG2 are in power running, the output voltage from
センサ監視部280は、電圧センサ13から、平滑コンデンサC2の両端の電圧VHの検出値を受ける。また、センサ監視部280は、指令変更部260からの変更量Δdutyを受ける。
The
センサ監視部280は、指令変更部260から変更量Δdutyの出力が開始されたタイミングでの電流検出値ILSと、変更量Δdutyの出力が終了されたタイミングでの電流検出値ILSとを取得する。そして、これらの検出値からリアクトル電流ILの電流変化ΔIdetを演算する。
The
また、センサ監視部280は、指令変更部260から変更量Δdutyが出力されている時間と、平滑コンデンサC2の両端の電圧VHおよび変更量Δdutyとに基づいて、図3で説明したようにリアクトル電流ILの電流変化ΔIcalを演算する。
Further, the
そして、センサ監視部280は、このΔIdetとΔIcalとの差の絶対値が、所定のしきい値ΔIthより大きいか否かを判定することによって、電流センサ18の異常の有無を判定する。そして、センサ監視部280は、電流センサ18の異常フラグFLTを設定して駆動指令生成部230へ出力する。具体的には、電流センサ18に異常が有る場合は異常フラグFLTをオンに設定し、電流センサ18に異常がない場合は異常フラグFLTをオフに設定する。
Then, the
駆動指令生成部230は、異常フラグFLTがオフの場合(すなわち電流センサ18に異常がない場合)は、上述のように、キャリア生成部250からの搬送波CRと、電流制御演算部222からのデューティDUTYとの比較に基づいてスイッチング制御信号PWCを生成する。
When the abnormality flag FLT is off (that is, when there is no abnormality in the current sensor 18), the drive
一方、異常フラグFLTがオンの場合(すなわち電流センサ18に異常が有る場合)は、実際と比較してずれが生じている可能性があるリアクトル電流ILのフィードバック制御に基づいて生成されたスイッチング制御信号PWCによりコンバータ12が駆動されると、機器の損傷や劣化を招くおそれがある。そのため、駆動指令生成部230は、リアクトル電流ILに基づいて設定されたデューティDUTYを用いずに制御信号PWCを生成する。たとえば、スイッチング素子Q1をオンに固定し、スイッチング素子Q2をオフに固定するような制御信号PWCが生成される。
On the other hand, when the abnormality flag FLT is on (that is, when there is an abnormality in the current sensor 18), the switching control generated based on the feedback control of the reactor current IL that may be shifted compared to the actual state. When the
図7は、本実施の形態において、ECU30で実行されるセンサ異常検出制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図7に示されるフローチャート中の各ステップについては、ECU30に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)で処理を実現することも可能である。
FIG. 7 is a flowchart for explaining details of the sensor abnormality detection control process executed by the
図1および図7を参照して、ECU30は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)300にて、サンプリングホールド部240(図6)からのサンプリング信号SMPに基づいて、電流センサ18の異常判定タイミングであるか否かを判定する。
Referring to FIGS. 1 and 7,
異常判定タイミングである場合(S300にてYES)は、処理がS310に進められ、ECU30は、デューティDUTYの指令値に変更量Δdutyを加算して、制御信号PWCを生成する。
If it is the abnormality determination timing (YES in S300), the process proceeds to S310, and
その後、ECU30は、平滑コンデンサC2の電圧VHの検出値を取得する(S320)とともに、変更量Δdutyの加算開始および終了のタイミングにおける電流検出値をサンプリングする(S330)。
Thereafter, the
そして、ECU30は、S340にて、電流センサ18の検出値に基づく電流変化ΔIdetと、電圧VHおよび変更量Δdutyに基づく電流変化ΔIcalを演算する。
In step S340, the
次に、ECU30は、S350にて、電流変化ΔIdetとΔIcalとの差の絶対値が、所定のしきい値ΔIthより大きいか否かを判定する。
Next, in S350,
ΔIdetとΔIcalとの差の絶対値が、所定のしきい値ΔIthより大きい場合(S350にてYES)は、処理がS360に進められる。ECU30は、S360にて、電流センサ18に異常があると判定し、異常フラグFLTをオンに設定する。そして、ECU30は、S370にて、スイッチング素子Q1をオンに固定し、かつスイッチング素子Q2をオフに固定するようなスイッチング制御信号PWCを生成して、コンバータ12へ出力する。
If the absolute value of the difference between ΔIdet and ΔIcal is greater than predetermined threshold value ΔIth (YES in S350), the process proceeds to S360. In S360,
一方、電流変化ΔIdetとΔIcalとの差の絶対値が、所定のしきい値ΔIth以下の場合(S350にてNO)は、処理がS365に進められる。ECU30は、S365にて、電流センサ18は正常であると判定し、異常フラグFLTをオフに設定する。そして、ECU30は、S375にて、キャリア生成部250からの搬送波CRと、リアクトル電流ILのフィードバック制御によって得られたデューティDUTYとの比較に基づいてスイッチング制御信号PWCを生成して、コンバータ12へ出力する。
On the other hand, when the absolute value of the difference between current changes ΔIdet and ΔIcal is equal to or smaller than predetermined threshold value ΔIth (NO in S350), the process proceeds to S365. In S365,
一方、電流センサ18の異常判定タイミングではない場合(S300にてNO)は、ECU30は、センサ異常検出を行なわないので、S300からS375までの処理をスキップして、メインルーチンに処理を戻す。
On the other hand, when it is not the abnormality determination timing of current sensor 18 (NO in S300),
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、新たに部品を追加することなく、リアクトル電流ILを検出する電流センサ18の異常の有無を判定することができる。これによって、誤ったリアクトル電流をを用いてフィードバック制御がされることに起因して発生する過大な電流,電圧を抑制できるので、機器の損傷や劣化を防止することができる。
By performing control according to the above-described processing, it is possible to determine whether or not there is an abnormality in the
[変形例]
上述の実施の形態では、デューティDUTYの変更量ΔdutyをデューティDUTYを増加(リアクトル電流ILを減少)させる方向に変更しているが、これとは反対にデューティDUTYを減少(リアクトル電流ILを増加)させる方向に変更することも可能である。特に、リアクトル電流ILが負となる回生状態において、デューティDUTYを増加(リアクトル電流ILを減少)させる方向にΔdutyを変更させると、負方向の電流がさらに大きくなるので、スイッチング素子の定格電流を大きくすることが必要となる場合がある。そのため、リアクトル電流ILの極性に応じて、Δdutyを変更する方向を適切に選択することで、スイッチング素子の電流定格を大きくすることを抑制できる。
[Modification]
In the embodiment described above, the change amount Δduty of the duty DUTY is changed to increase the duty DUTY (decrease the reactor current IL). On the contrary, the duty DUTY is decreased (increase the reactor current IL). It is also possible to change the direction. In particular, in a regenerative state in which the reactor current IL is negative, changing Δduty in a direction that increases the duty DUTY (decreases the reactor current IL) further increases the negative current, thus increasing the rated current of the switching element. It may be necessary to do. Therefore, it is possible to suppress an increase in the current rating of the switching element by appropriately selecting the direction in which Δduty is changed according to the polarity of the reactor current IL.
そこで、変形例においては、電流センサ異常判定のタイミングにおけるリアクトル電流ILの極性に応じて、Δdutyの変更方向を選択する電流センサ異常検出制御について説明する。 Therefore, in the modification, a current sensor abnormality detection control for selecting the change direction of Δduty according to the polarity of the reactor current IL at the current sensor abnormality determination timing will be described.
図8は、図7に示されるフローチャートにおける、ステップS310のΔdutyの加算処理の詳細を示した図である。 FIG. 8 is a diagram showing details of the Δduty addition process in step S310 in the flowchart shown in FIG.
図7および図8を参照して、図7において、電流センサの異常判定タイミングである場合(S300にてYES)は、次に図8のS311に処理が進められる。 Referring to FIGS. 7 and 8, in FIG. 7, when it is the current sensor abnormality determination timing (YES in S300), the process proceeds to S311 in FIG.
ECU30は、S311にて、現在のリアクトル電流ILがゼロより大きいか否かを判定する。
In S311, the
リアクトル電流ILがゼロより大きい場合(S311にてYES)は、ECU30は、S312にて、変更量ΔdutyをデューティDUTYが増加する方向に設定し、処理をS313に進める。
If reactor current IL is greater than zero (YES in S311),
一方、リアクトル電流ILがゼロ以下である場合(S311にてNO)は、ECU30は、S314にて、変更量ΔdutyをデューティDUTYが減少する方向に設定し、処理をS313に進める。
On the other hand, when reactor current IL is equal to or smaller than zero (NO in S311),
そして、ECU30は、S313にて、設定した変更量ΔdutyをデューティDUTYに加算して、処理をS320に進める。以降は、図7と同様であるので説明は繰り返さない。
In step S313, the
以上のような処理に従って制御を行なうことで、電流センサの異常判定に伴って、スイッチング素子の定格電流の増加が必要となることを防止することができる。 By performing control according to the above-described processing, it is possible to prevent the rated current of the switching element from increasing due to the abnormality determination of the current sensor.
なお、本実施の形態におけるスイッチング素子Q1およびQ2は、それぞれ本発明の「第1のスイッチング素子」および「第2のスイッチング素子」の一例である。 The switching elements Q1 and Q2 in the present embodiment are examples of the “first switching element” and the “second switching element” in the present invention, respectively.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10,13,19 電圧センサ、11,18,24,25 電流センサ、12 コンバータ、14,22,23インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、20 電源システム 、26,27 回転角センサ、28 蓄電装置、30 ECU、31 スイッチング素子部、40 エンジン、41 動力分割機構、42 駆動輪、45 負荷装置、50 空調機、51 DC/DCコンバータ、52 補機負荷、53 補機バッテリ、100 車両、200 電圧指令生成部、205 メインループ、210 電圧制御部、211 減算部、212 電圧制御演算部、220 電流制御部、221 減算部、222 電流制御演算部、230 駆動指令生成部、240 サンプリングホールド部、250 キャリア生成部、260 指令変更部、270 加算部、280 センサ監視部、C1,C2 平滑コンデンサ、D1〜D8 逆並列ダイオード、L1 リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、NL 接地線、PL1,PL2 電力線、Q1〜Q8 スイッチング素子、SR1,SR2 システムリレー。 10, 13, 19 Voltage sensor, 11, 18, 24, 25 Current sensor, 12 Converter, 14, 22, 23 Inverter, 15 U-phase arm, 16 V-phase arm, 17 W-phase arm, 20 Power supply system, 26, 27 Rotation angle sensor, 28 Power storage device, 30 ECU, 31 Switching element unit, 40 Engine, 41 Power split mechanism, 42 Drive wheel, 45 Load device, 50 Air conditioner, 51 DC / DC converter, 52 Auxiliary load, 53 Auxiliary device Battery, 100 Vehicle, 200 Voltage command generator, 205 Main loop, 210 Voltage controller, 211 Subtractor, 212 Voltage control calculator, 220 Current controller, 221 Subtractor, 222 Current control calculator, 230 Drive command generator , 240 Sampling hold unit, 250 Carrier generation unit, 260 Command change Unit, 270 addition unit, 280 sensor monitoring unit, C1, C2 smoothing capacitor, D1-D8 antiparallel diode, L1 reactor, MG1, MG2 motor generator, NL ground line, PL1, PL2 power line, Q1-Q8 switching element, SR1, SR2 System relay.
Claims (9)
前記電源システムは、
充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置と前記負荷装置との間で電圧変換が可能に構成され、リアクトルを有するコンバータと、
前記リアクトルを流れる電流を検出するための電流センサとを含み、
前記制御装置は、
前記コンバータの前記負荷装置側の電圧をフィードバックすることによって、前記コンバータの前記負荷装置側の電圧を目標電圧に調整するように構成された電圧制御部と、
前記電圧制御部の制御出力に基づいて、前記電流センサの検出値をフィードバックすることによって前記リアクトルに流れる電流を目標電流に調整するための制御演算を行なうように構成された電流制御部と、
前記電流制御部の制御出力に基づいて、前記コンバータの駆動指令を生成するように構成された駆動指令生成部と、
前記電流制御部の制御出力を変更するための変更量を生成するための指令変更部と、
前記電流制御部の制御出力が変更されている期間における、前記電流センサにより検出された電流検出値に基づく電流変化量と、前記変更量に基づいて演算により求められた基準となる電流変化量とを比較することによって、前記電流センサの異常を検出するように構成されたセンサ監視部とを備える、電源システムの制御装置。 A control device of a power supply system for supplying power to a load device,
The power supply system includes:
A rechargeable power storage device;
A voltage converter capable of voltage conversion between the power storage device and the load device, and a converter having a reactor;
A current sensor for detecting a current flowing through the reactor,
The controller is
A voltage controller configured to adjust the voltage on the load device side of the converter to a target voltage by feeding back the voltage on the load device side of the converter;
A current control unit configured to perform a control calculation for adjusting a current flowing through the reactor to a target current by feeding back a detection value of the current sensor based on a control output of the voltage control unit;
A drive command generation unit configured to generate a drive command for the converter based on a control output of the current control unit;
A command changing unit for generating a change amount for changing the control output of the current control unit;
A current change amount based on a current detection value detected by the current sensor in a period in which a control output of the current control unit is changed, and a current change amount serving as a reference obtained by calculation based on the change amount; And a sensor monitoring unit configured to detect an abnormality of the current sensor by comparing the current sensors.
前記電流制御部の制御出力が変更される期間は、前記搬送波の1周期に相当する期間である、請求項1に記載の電源システムの制御装置。 The drive command generation unit generates the drive command based on a comparison between a control output of the current control unit and a carrier wave having a predetermined period,
The control apparatus of the power supply system according to claim 1, wherein the period during which the control output of the current control unit is changed is a period corresponding to one cycle of the carrier wave.
前記負荷装置の電力線と接地線との間に直列接続される第1のスイッチング素子および第2のスイッチング素子と、
前記接地線から前記電力線に向かう方向を順方向として、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された第1の整流素子および第2の整流素子とをさらに有し、
前記リアクトルは、前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子の接続ノードと前記蓄電装置の正極端子とを結ぶ経路に介挿される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電源システムの制御装置。 The converter is
A first switching element and a second switching element connected in series between a power line and a ground line of the load device;
A first rectifier element and a second rectifier element connected in parallel to the first switching element and the second switching element, respectively, with a direction from the ground line toward the power line as a forward direction; ,
The power supply according to claim 1, wherein the reactor is inserted in a path connecting a connection node of the first switching element and the second switching element and a positive electrode terminal of the power storage device. System control unit.
前記蓄電装置からの電力を用いて駆動力を発生するように構成された駆動力発生部と、
前記蓄電装置と前記駆動力発生部との間で電圧変換が可能に構成され、リアクトルを含むコンバータと、
前記リアクトルを流れる電流を検出するための電流センサと、
前記コンバータを制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記コンバータの前記駆動力発生部側の電圧をフィードバックすることによって、前記コンバータの前記駆動力発生部側の電圧を目標電圧に調整するように構成された電圧制御部と、
前記電圧制御部の制御出力に基づいて、前記電流センサの検出値をフィードバックすることによって前記リアクトルに流れる電流を目標電流に調整するための制御演算を行なうように構成された電流制御部と、
前記電流制御部の制御出力に基づいて、前記コンバータの駆動指令を生成するように構成された駆動指令生成部と、
前記電流制御部の制御出力を変更するための変更量を生成するための指令変更部と、
前記電流制御部の制御出力が変更されている期間における、前記電流センサにより検出された電流検出値に基づく電流変化量と、前記変更量に基づいて演算により求められた基準となる電流変化量とを比較することによって、前記電流センサの異常を検出するように構成されたセンサ監視部とを含む、車両。 A rechargeable power storage device;
A driving force generator configured to generate a driving force using electric power from the power storage device;
A converter configured to be capable of voltage conversion between the power storage device and the driving force generator, and a converter including a reactor;
A current sensor for detecting a current flowing through the reactor;
A control device for controlling the converter,
The controller is
A voltage controller configured to adjust the voltage on the driving force generation unit side of the converter to a target voltage by feeding back the voltage on the driving force generation unit side of the converter;
A current control unit configured to perform a control calculation for adjusting a current flowing through the reactor to a target current by feeding back a detection value of the current sensor based on a control output of the voltage control unit;
A drive command generation unit configured to generate a drive command for the converter based on a control output of the current control unit;
A command changing unit for generating a change amount for changing the control output of the current control unit;
A current change amount based on a current detection value detected by the current sensor in a period in which a control output of the current control unit is changed, and a current change amount serving as a reference obtained by calculation based on the change amount; A sensor monitoring unit configured to detect an abnormality of the current sensor by comparing the current sensors.
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