JP2015156778A - 昇圧コンバータの制御装置及び昇圧コンバータの制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態にかかるシステム500の基本的構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる、電気自動車等の車両を駆動するためのシステム500を示す模式図である。なお、図1では、駆動源として駆動モータ30を備えたシステム500のうち、昇圧コンバータ100の昇圧制御に関連する部分のみが示されているが、かかるシステム500は、電気自動車(EV)に限らず、ハイブリッド自動車(HEV)などの車両にも広く適用することができる。
図2は、本実施形態にかかる駆動モータ30の回転数とモータトルクとの関係が、駆動モータ30に印可される電圧によって変化する様子を示す特性図(モータ出力マップ)である。図2の横軸はモータ回転数を、縦軸はモータトルクを示している。縦軸のモータトルクにおいて、正の値は駆動モータ30が駆動輪40を駆動する際のトルクを、負の値は回生時に駆動輪40が駆動モータ30を駆動する際のトルク(駆動モータ30による制動力)を示している。
図3は、本実施形態にかかる昇圧コンバータ100の変換効率を示す模式図である。図3に示すように、本実施形態にかかる高電圧バッテリ10の電圧は200[V]であり、昇圧コンバータ100は昇圧比を1〜3.250の範囲で変化させ、高電圧バッテリ10の出力電圧を200[V]から650[V]の範囲まで昇圧してインバータ20に印加する。また、図3に示す一次側電力[kW]のうち、正の値はモータ駆動時に高電圧バッテリ10から取り出される電力を示しており、負の値は回生時に高電圧バッテリ10に充電される電力を示している。
図4は、要求駆動力(=アクセル開度)と昇圧コンバータの応答特性を示す特性図であって、ドライバーがアクセルを踏み込んだ後に昇圧コンバータ100による昇圧の目標電圧を増加させる例を示す模式図である。図4では、車両発進時に昇圧コンバータ100による目標昇圧電圧を増加させ、目標昇圧電圧に従ってインバータ20に印加される実昇圧電圧が上昇する様子を示している。図4の左の縦軸はアクセル開度[%]及び車速[km/h]を示しており、右の縦軸は電圧[V]を示している。また、図4の横軸は時間を示している。
図1のシステム500において、制御装置200は、昇圧制御部210、ACC目標加速度算出部230、ACC要求駆動力算出部250を備えている。これらの各部は、具体的には、コンピュータによるプログラムの実行により実現される。また、制御装置200は、図示しない記憶素子を備えており、コンピュータにより実行させるプログラムや、各部による検出結果や演算結果等が記憶されるようになっている。なお、図1では、一体の制御装置200によって各部が構成された例を示すが、制御装置は複数の制御装置、例えば、追従制御用制御装置とハイブリッド制御装置とにより構成されていても良い。
ACC目標加速度算出部230は、追従制御中の目標加速度を算出する。例えば、自車両が、目標車速に基づく追従制御を実行している場合、ACC目標加速度算出部230は、勾配センサ70により検出される路面勾配θ、及びドライバーにより設定されるACC目標車速Vtgtを読み込み、自車両の目標加速度Atgtを演算する。目標加速度Atgtの演算においては、車速センサのセンサ情報等に基づいて算出される自車両の現在車速Vactの値も考慮される。
ACC要求駆動力算出部250は、追従制御中の要求駆動力Qtgtを算出する。例えば、ACC要求駆動力算出部250は、目標加速度Atgt、現在車速Vact、加速度の上限値Amax及び下限値Aminに基づいて、駆動モータ30の要求駆動力Qtgtを演算する。このとき、追従制御中における、駆動力の急峻な変化による車体の前後振動を防止するために、本実施形態の制御装置200においては、追従制御中の要求駆動力の変化率の上限値ΔQmax及び下限値ΔQminが設定されている。したがって、ACC要求駆動力算出部250で算出される要求駆動力Qtgtは、要求駆動力の変化率の上下限の制限を受ける。さらに、上述のとおり、ACC目標加速度算出部230で算出される目標加速度Atgtには上限値Amax及び下限値Aminが設定されていることから、ACC要求駆動力算出部250で算出される要求駆動力Qtgtは、目標加速度Atgtの上下限によっても制限される。
昇圧制御部210は、次の制御周期における目標昇圧電圧Vol_tgtを演算により求めて、求められた目標昇圧電圧Vol_tgtを昇圧コンバータ100に送信し、バッテリ電圧Vol_batを昇圧させる制御を行う。本実施形態の制御装置200において、目標昇圧電圧Vol_tgtは、現在の要求駆動力Qactに応じた必要昇圧電圧Vol_0に対して、次の制御周期において想定される要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンVol_marが上乗せされた値(Vol_tgt=Vol_0+Vol_mar)となっている。これにより、要求駆動力Qtgtの変化に迅速に対応することができる。
次に、図5を参照して、制御装置200によって実行される処理について詳細に説明する。図5は、目標昇圧電圧Vol_tgtの算出処理を示すフローチャートである。
図9(a)〜(c)は、追従制御の実行の有無と電圧マージンの大きさとの関係を説明するための図である。図9(a)〜(c)の縦軸は昇圧電圧(相対値)及び駆動力(相対値)を示しており、横軸は時間を示している。また、図9(a)〜(c)それぞれにおいて、昇圧電圧を示す破線が目標昇圧電圧Vol_tgt_A,Vol_tgt_B,Vol_tgt_Cを示し、実線が実昇圧電圧Vol_act_A,Vol_act_B,Vol_act_Cを示し、一点鎖線が必要昇圧電圧Vol_0_A,Vol_0_B,Vol_0_Cを示している。また、駆動力を示す破線が次の制御周期の要求駆動力Qtgt_A,Qtgt_B,Qtgt_Cを示し、実線が現在の要求駆動力(実駆動力)Qact_A,Qact_B,Qact_Cを示している。
20 インバータ
30 駆動モータ
40 駆動輪
50 ACC設定部
60 アクセルセンサ
70 勾配センサ
80 ACC目標車速設定部
100 昇圧コンバータ
200 電子制御装置
210 昇圧制御部
230 ACC目標加速度算出部
250 ACC要求駆動力算出部
500 システム
Claims (9)
- 目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御を実行可能な車両の駆動源として備えられた駆動モータに印可する電圧を昇圧制御するための昇圧コンバータの制御装置において、
現在の要求駆動力に応じた前記駆動モータの必要昇圧電圧に対して、将来の要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンであって、前記追従制御の実行の有無に応じて大きさが異なる前記電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定する目標昇圧電圧設定部を備えることを特徴とする昇圧コンバータの制御装置。 - 前記追従制御の実行時の電圧マージンが、非実行時の電圧マージンよりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の昇圧コンバータの制御装置。
- 前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の上限値又は下限値が設定され、
前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧は、前記要求駆動力の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の昇圧コンバータの制御装置。 - 前記要求駆動力の上限値又は下限値は、前記自車両の加速度の上限値又は下限値に基づく値であることを特徴とする請求項3に記載の昇圧コンバータの制御装置。
- 前記自車両の加速度の上限値又は下限値は、前記自車両の現在の車速又は前記自車両の走行路の路面勾配に応じて異なることを特徴とする請求項4に記載の昇圧コンバータの制御装置。
- 前記追従制御の実行時には前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値が設定され、
前記追従制御の実行時の目標昇圧電圧は、前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値に対応する昇圧電圧の範囲内で設定されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の昇圧コンバータの制御装置。 - 前記要求駆動力の変化率の上限値又は下限値は、車速、又は前記自車両と先行車両との車間距離に応じて異なることを特徴とする請求項6に記載の昇圧コンバータの制御装置。
- 前記追従制御の実行時に、前記要求駆動力の変化率が前記昇圧コンバータの昇圧応答性能による最大変化率よりも小さい場合には、前記電圧マージンをゼロとすることを特徴とする請求項6又は7に記載の昇圧コンバータの制御装置。
- 目標車速又は目標車間距離に基づく自車両の追従制御を実行可能な車両の駆動源として備えられた駆動モータに印可する電圧を昇圧制御するための昇圧コンバータの制御方法において、
現在の要求駆動力に応じた前記駆動モータの必要昇圧電圧に対して、将来の要求駆動力の増加分を補償するための電圧マージンであって、前記追従制御の実行の有無に応じて大きさが異なる前記電圧マージンが上乗せされるように目標昇圧電圧を設定することを特徴とする昇圧コンバータの制御方法。
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