JP5889020B2 - 電池を充電するコンバータのコントローラおよびその制御方法、制御用プログラム、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラム、ならびにそれらを用いた充放電検査装置および充電装置 - Google Patents
電池を充電するコンバータのコントローラおよびその制御方法、制御用プログラム、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラム、ならびにそれらを用いた充放電検査装置および充電装置 Download PDFInfo
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Description
P=(IR−I)×(KP+KI/s)
で与えられる。IR−Iは偏差である。
すなわちパラメータの決定には、電池およびDC/DCコンバータそれぞれの特性G1(s)、G2(s)を解析する必要がある。具体的には、電池およびDC/DCコンバータの内部構造を理解した上で、電池およびDC/DCコンバータをモデリングし、実際の電池およびDC/DCコンバータをモデリングコンバータの特性とのフィッティングによって、G1(s)、G2(s)を取得する。
PFF=a×IR+b×V+c …(1)
PFF=a×IR …(1a)
PFF=a×IR+b×V …(1b)
PFF=a×IR +c …(1c)
PFF= b×V …(1d)
PFF= b×V+c …(1e)
PFF= c …(1f)
ステップ1) フィードフォワード値をゼロとして、目標値IRと電池電圧Vが異なる3つの状態で電池を充電し、それぞれのPI制御値P1〜P3を取得する。
ステップ2) 異なるIR、Vに対して得られる3元1次連立方程式
P1=a×IR1+b×V1+c
P2=a×IR2+b×V2+c
P3=a×IR3+b×V3+c
を解くことにより、係数a、b、cを算出する。
ハイサイドトランジスタM1とローサイドトランジスタM2は、入力ラインLINと接地ラインLGNDの間に順に直列に設けられる。インダクタL1は、ハイサイドトランジスタM1とローサイドトランジスタM2の接続点と、出力ラインLOUTの間に設けられる。
ドライバ9は、制御指令値Pに応じたデューティ比のパルス信号を生成し、パルス信号にもとづき、ハイサイドトランジスタM1およびローサイドトランジスタM2を相補的にスイッチングする。
PFF=a×IR+b×V+c …(1)
係数a、b、cは実数で、少なくともひとつが非ゼロに定められる。
さらにパラメータa、b、cは、簡単なキャリブレーションによって決定することが可能であり、従来必要であった電池やコンバータの解析、モデリング、フィッティングが不要であるという利点を有する。
(IR、V)=(90A、2.8V)、(1A、2.8V)、(1A、3.8V)
のように決めればよい。
P1=a×IR1+b×V1+c
P2=a×IR2+b×V2+c
P3=a×IR3+b×V3+c
この連立方程式を解くことにより、係数a、b、cを算出できる。
PFF=a×IR …(1a)
PFF=a×IR+b×V …(1b)
PFF=a×IR +c …(1c)
PFF= b×V …(1d)
PFF= b×V+c …(1e)
PFF= c …(1f)
Claims (10)
- 制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングすることにより電池を充電するコンバータのコントローラであって、
充電電流の観測値と目標値の偏差の比例・積分要素を加算したPI制御値と、フィードフォワード値を加算して前記制御指令値を生成する演算部を備え、
前記フィードフォワード値PFFは、充電電流の目標値IR、電池の電圧Vおよび所定の係数a、b、c(a、b、cは実数で、少なくとも係数a,bは非ゼロ)を用いて、式(1)
PFF=a×IR+b×V+c …(1)
で与えられることを特徴とするコントローラ。 - 前記フィードフォワード値をゼロとして、目標値IRと電池電圧Vが異なる3つの状態で前記電池を充電し、それぞれのPI制御値P1〜P3を取得し、異なるIR、Vに対して得られる3元1次連立方程式
P1=a×IR1+b×V1+c
P2=a×IR2+b×V2+c
P3=a×IR3+b×V3+c
を解くことにより、係数a、b、cが算出されることを特徴とする請求項1に記載のコントローラ。 - 前記コンバータは、前記制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングすることにより前記電池を放電可能に構成され、
係数a、b、cは、充電時と放電時で別々の値が用いられることを特徴とする請求項1または2に記載のコントローラ。 - 前記演算部は、
前記充電電流の観測値と目標値の偏差を生成する減算器と、
前記偏差に所定の比例ゲインを乗じた第1の値を生成する乗算器と、
前記偏差の積分値に所定の積分ゲインを乗じた第2の値を生成する積分器と、
前記第1の値と前記第2の値と前記フィードフォワード値を加算し、前記制御指令値を生成する加算器と、
を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のコントローラ。 - 負荷として電池が接続され、制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングするコンバータと、
前記コンバータに前記制御指令値を出力する請求項1から4のいずれかに記載のコントローラと、
を備えることを特徴とする充電装置。 - 負荷として電池が接続され、制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングするコンバータと、
前記コンバータに前記制御指令値を出力する請求項3に記載のコントローラと、
を備えることを特徴とする充放電検査装置。 - 制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングすることにより電池を充電するコンバータの制御方法であって、
充電電流の観測値を取得するステップと、
前記充電電流の観測値と目標値の偏差の比例・積分要素を加算したPI制御値と、フィードフォワード値を加算して前記制御指令値を生成するステップと、
前記充電電流の目標値IR、前記電池の電圧Vおよび所定の係数a、b、c(a、b、cは実数で、少なくとも係数a,bは非ゼロ)を用いて、式(1)
PFF=a×IR+b×V+c …(1)
で与えられるフィードフォワード値を算出するステップと、
前記PI制御値と前記フィードフォワード値を加算して前記制御指令値を算出するステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。 - 制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングすることにより電池を充電するコンバータを制御するコンピュータの制御用プログラムであって、
前記コンピュータに、
充電電流の観測値を取得するステップと、
前記充電電流の観測値と目標値の偏差の比例・積分要素を加算したPI制御値と、フィードフォワード値を加算して前記制御指令値を生成するステップと、
前記充電電流の目標値IR、前記電池の電圧Vおよび所定の係数a、b、c(a、b、cは実数で、少なくとも係数a,bは非ゼロ)を用いて、式(1)
PFF=a×IR+b×V+c …(1)
で与えられるフィードフォワード値を算出するステップと、
前記PI制御値と前記フィードフォワード値を加算して前記制御指令値を算出するステップと、
を実行させることを特徴とする制御用プログラム。 - 制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングすることにより電池を充電するコンバータのコントローラのキャリブレーション方法であって、
前記コントローラは、充電電流の観測値と目標値の偏差の比例・積分要素を加算したPI制御値と、フィードフォワード値を加算して前記制御指令値を生成する演算部を備え、
前記フィードフォワード値PFFは、充電電流の目標値IR、電池の電圧Vおよび所定の係数a、b、c(a、b、cは実数で、少なくともひとつが非ゼロ)を用いて、式(1)
PFF=a×IR+b×V+c …(1)
で与えられ、
前記キャリブレーション方法は、
前記フィードフォワード値をゼロとして、目標値IRと電池電圧Vが異なる3つの状態で前記電池を充電し、それぞれの制御指令値P1〜P3を取得するステップと、
異なるIR、Vに対して得られる3元1次連立方程式
P1=a×IR1+b×V1+c
P2=a×IR2+b×V2+c
P3=a×IR3+b×V3+c
を解くことにより、係数a、b、cを算出するステップと、
を備えることを特徴とするキャリブレーション方法。 - 制御指令値に応じたデューティ比でスイッチングすることにより電池を充電するコンバータを制御するコンピュータのキャリブレーション用プログラムであって、
前記コンピュータは、前記コンバータの通常充電時において、
充電電流の観測値を取得するステップと、
前記充電電流の観測値と目標値の偏差の比例・積分要素を加算したPI制御値と、フィードフォワード値を加算して前記制御指令値を生成するステップと、
前記充電電流の目標値IR、前記電池の電圧Vおよび所定の係数a、b、c(a、b、cは実数で、少なくともひとつが非ゼロ)を用いて、式(1)
PFF=a×IR+b×V+c …(1)
で与えられるフィードフォワード値を算出するステップと、
を実行するよう構成され、
前記キャリブレーション用プログラムは、前記コンピュータに、
前記フィードフォワード値をゼロとして、目標値IRと電池電圧Vが異なる3つの状態で前記電池を充電し、それぞれの制御指令値P1〜P3を取得するステップと、
異なるIR、Vに対して得られる3元1次連立方程式
P1=a×IR1+b×V1+c
P2=a×IR2+b×V2+c
P3=a×IR3+b×V3+c
を解くことにより、係数a、b、cを算出するステップと、
を実行させることを特徴とするキャリブレーション用プログラム。
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