JP6455205B2 - 昇圧制御装置 - Google Patents
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Description
本発明の昇圧制御装置は上記課題を解決するために、リアクトルに夫々直列に接続される第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子のいずれか一方のみを駆動する片素子制御を実現可能な昇圧制御装置であって、前記片素子制御中において、前記リアクトルを流れる出力電流の第1所定期間における変化量を検出する電流値変化量検出手段と、前記変化量が所定閾値未満である場合に、前記出力電流がゼロ近傍であると判定する判定手段と、(i)前記出力電流がゼロ近傍であると判定されなかった場合に、第1の制御パラメータによる第1デューティ制御を行い、(ii)前記出力電流がゼロ近傍であると判定された場合に、前記第1の制御パラメータと異なる第2の制御パラメータによる第2デューティ制御を行う制御手段とを備え、前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータは、相異なるフィードフォワード項を含んでおり、前記第2デューティ制御における前記出力電流に対応するデューティ比は、前記フィードフォワード項の違いにより、前記第1デューティ制御よりも大きくされる。
本発明の昇圧制御装置の一態様では、前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータは、相異なるフィードフォワード項を含んでおり、前記第2デューティ制御における前記出力電流に対応するデューティ比は、前記フィードフォワード項の違いにより、前記第1デューティ制御よりも大きくされる。
本発明の昇圧制御装置の他の態様では、前記電流値変化量検出手段は、微分器を含んでいる。
本発明の昇圧制御装置の他の態様では、前記電流値変化量検出手段は、前記出力電流を所定回数連続して検出することで前記変化量を検出する。
上述した出力電流を所定回数連続して検出する態様では、前記電流値変化量検出手段は、前記出力電流を3回以上連続して検出することで複数の前記変化量を検出し、前記判定手段は、複数の前記変化量のうち、所定個数以上の前記変化量が前記所定閾値未満である場合に、前記出力電流がゼロ近傍であると判定する。
本発明の昇圧制御装置の他の態様では、前記電流値変化量検出手段は、前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子がオンとされる直前の第2所定期間において前記変化量を検出する。
本発明の昇圧制御装置の他の態様では、前記電流値変化量検出手段は、時間軸上で連続する第1期間及び第2期間の各々で、前記第1期間に対応する前記変化量である第1の変化量、及び前記第2期間に対応する前記変化量である第2の変化量を夫々検出し、前記判定手段は、(i)前記第1の変化量が前記所定閾値未満でなく、前記第2の変化量が前記所定閾値未満である場合に、前記第2期間に対応するタイミングを前記出力電流がゼロ近傍になったタイミングであると判定し、(ii)前記第1の変化量が前記所定閾値未満であり、前記第2の変化量が前記所定閾値未満でない場合に、前記第2期間に対応するタイミングを前記出力電流がゼロ近傍ではなくなったタイミングであると判定する。
本発明の昇圧制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記第1デューティ制御と前記第2デューティ制御とを相互に切り替える場合に、前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータの連続性を高める制御を行う。
上述した第1パラメータ及び第2パラメータの連続性を高める制御を行う態様では、前記第1デューティ制御及び前記第2デューティ制御は、比例積分制御を含んでおり、前記制御手段は、第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータの差分を前記比例積分制御における積分項に加算することで、前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータの連続性を高めてもよい。
先ず、本実施形態に係る昇圧制御装置が搭載される車両の全体構成について、図1を参照して説明する。ここに図1は、本実施形態に係る昇圧制御装置が搭載される車両の全体構成を示す概略構成図である。
次に、コンバータ12の片素子制御について、図2から図4を参照して説明する。ここに図2は、下側素子制御時の電流の流れを示す概念図であり、図3は、上側素子制御時の電流の流れを示す概念図である。また図4は、片素子制御時におけるリアクトル電流の変動を示すタイムチャートである。
次に、本実施形態に係る昇圧制御装置の一例であるECU30の具体的な構成について、図5を参照して説明する。ここに図5は、実施形態に係るECUの具体的な構成を示すブロック図である。なお、図5では、説明の便宜上、ECU30に備えられる各部位のうち本実施形態に関連の深いもののみを示し、その他の詳細な部位については適宜図示を省略している。
次に、リアクトル電流ILの検出方法について、図6から図11を参照して詳細に説明する。ここに図6及び図7は夫々、実施形態に係るリアクトル電流の検出方法を示すグラフである。また図8及び図9は夫々、比較例に係るリアクトル電流の検出方法を示すグラフである。更に図10は、第1変形例に係るリアクトル電流の検出方法を示すグラフであり、図11は、第1変形例に係るリアクトル電流の変化量の検出方法を示すグラフである。
次に、リアクトル電流ILがゼロ近傍となる場合に発生し得る問題点について、図12から図14を参照して詳細に説明する。ここに図12は、ゼロクロス時におけるデューティとリアクトル電流との関係を示すグラフであり、図13は、比較例に係るリアクトル電流のシミュレーション結果を示すグラフである。また図14は、フィードフォワード制御のずれによる問題点を示すグラフである。
以下では、本実施形態に係る昇圧制御装置の一例であるECU30が実行するデューティ制御の切り替え動作について、図15から図17を参照して詳細に説明する。ここに図15は、実施形態に係るデューティ制御の切り替え動作を示すフローチャートであり、図16は、フィードフォワード項の切り替え動作を示すグラフである。また図17は、実施形態に係るリアクトル電流のシミュレーション結果を示すグラフである。
12 コンバータ
13 電圧センサ
18 電流センサ
20 直流電圧発生部
22,23 インバータ
28 蓄電装置
30 ECU
40 エンジン
41 動力分割機構
42 駆動輪
45 負荷装置
100 車両
310 電流変化量検出部
320 ゼロクロス判定部
330 デューティ制御部
C2 平滑コンデンサ
CR キャリア信号
D1,D2 ダイオード
IL リアクトル電流
L1 リアクトル
MG1,MG2 モータジェネレータ
PWC1,PWC2 ゲート信号
Q1,Q2 スイッチング素子
SR1,SR2 システムリレー
Claims (8)
- 互いに直列に接続されると共に、互いの接続ノードにリアクトルの一端が接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子のいずれか一方のみを駆動する片素子制御を実現可能な昇圧制御装置であって、
前記片素子制御中において、
前記リアクトルを流れる出力電流の第1所定期間における傾きである変化量を検出する電流値変化量検出手段と、
前記変化量が所定閾値未満である場合に、前記出力電流がゼロ近傍であると判定する判定手段と、
(i)前記出力電流がゼロ近傍であると判定されなかった場合に、第1の制御パラメータによる第1デューティ制御を行い、(ii)前記出力電流がゼロ近傍であると判定された場合に、前記第1の制御パラメータと異なる第2の制御パラメータによる第2デューティ制御を行う制御手段と
を備え、
前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータは、相異なるフィードフォワード項を含んでおり、
前記第2デューティ制御における前記出力電流に対応するデューティ比は、前記フィードフォワード項の違いにより、前記第1デューティ制御における前記出力電流に対応するデューティ比よりも大きくされる
ことを特徴とする昇圧制御装置。 - 前記電流値変化量検出手段は、微分器を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の昇圧制御装置。
- 前記電流値変化量検出手段は、前記出力電流を所定回数連続して検出することで前記変化量を検出することを特徴とする請求項1に記載の昇圧制御装置。
- 前記電流値変化量検出手段は、前記出力電流を3回以上連続して検出することで複数の前記変化量を検出し、
前記判定手段は、複数の前記変化量のうち、所定個数以上の前記変化量が前記所定閾値未満である場合に、前記出力電流がゼロ近傍であると判定する
ことを特徴とする請求項3に記載の昇圧制御装置。 - 前記電流値変化量検出手段は、前記第1スイッチング素子又は前記第2スイッチング素子がオンとされる直前の第2所定期間において前記変化量を検出することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の昇圧制御装置。
- 前記電流値変化量検出手段は、前記第2所定期間である第1期間及び前記第1期間の次に訪れる第2所定期間である第2期間の各々で、前記第1期間に対応する前記変化量である第1の変化量、及び前記第2期間に対応する前記変化量である第2の変化量を夫々検出し、
前記判定手段は、(i)前記第1の変化量が前記所定閾値未満でなく、前記第2の変化量が前記所定閾値未満である場合に、前記第2期間に対応するタイミングを前記出力電流がゼロ近傍になったタイミングであると判定し、(ii)前記第1の変化量が前記所定閾値未満であり、前記第2の変化量が前記所定閾値未満でない場合に、前記第2期間に対応するタイミングを前記出力電流がゼロ近傍ではなくなったタイミングであると判定する
ことを特徴とする請求項5に記載の昇圧制御装置。 - 前記制御手段は、前記第1デューティ制御と前記第2デューティ制御とを相互に切り替える場合に、前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータの連続性を高める制御を行うことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の昇圧制御装置。
- 前記第1デューティ制御及び前記第2デューティ制御は、比例積分制御を含んでおり、
前記制御手段は、第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータの差分を前記比例積分制御における積分項に加算することで、前記第1の制御パラメータ及び前記第2の制御パラメータの連続性を高める
ことを特徴とする請求項7に記載の昇圧制御装置。
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