JP6816695B2

JP6816695B2 - Boost converter device

Info

Publication number: JP6816695B2
Application number: JP2017198208A
Authority: JP
Inventors: 将平大井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: JP2019075841A

Description

本発明は、昇圧コンバータ装置に関し、詳しくは、複数の昇圧コンバータを備える昇圧コンバータ装置に関する。 The present invention relates to a boost converter device, and more particularly to a boost converter device including a plurality of boost converters.

従来、この種の昇圧コンバータ装置としては、第１，第２昇圧コンバータを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。第１，第２昇圧コンバータは、リアクトルと、上アームトランジスタおよび下アームトランジスタと、を備える。第１，第２昇圧コンバータは、互いに並列接続されている。この装置では、昇圧要求がなされているときには、蓄電装置（バッテリ）から第１，第２昇圧コンバータを介して電気負荷（モータ）に供給される電流が目標値となり、且つ、蓄電装置からの電気負荷へ流れる電流のうち第１昇圧コンバータに流れる電流の比率である電流分配率が所定分配率となるように、第１，第２昇圧コンバータを制御する第１制御を実行している。 Conventionally, as a boost converter device of this type, a device including first and second boost converters has been proposed (see, for example, Patent Document 1). The first and second boost converters include a reactor and an upper arm transistor and a lower arm transistor. The first and second boost converters are connected in parallel to each other. In this device, when a booster request is made, the current supplied from the power storage device (battery) to the electric load (motor) via the first and second boost converters is the target value, and the electricity from the power storage device The first control for controlling the first and second boost converters is executed so that the current distribution rate, which is the ratio of the current flowing through the first boost converter among the currents flowing through the load, becomes a predetermined distribution rate.

特開２０１７−７９５５８号公報JP-A-2017-79558

上述の昇圧コンバータ装置では、一般に、蓄電装置からの電力を昇圧せずに電気負荷に供給するときには、並列接続された第１，第２昇圧コンバータの上アームトランジスタをオンすると共に下アームトランジスタをオフする第２制御を実行する。第２制御では、第１昇圧コンバータの回路抵抗値と第２昇圧コンバータの回路抵抗値との比に応じた電流が第１，第２昇圧コンバータのそれぞれのリアクトルに流れる。そのため、第２制御では、電流分配率が上述した所定分配率と異なる場合がある。この場合、第２制御から第１制御へ移行したときに、第１，第２昇圧コンバータに流れる電流が急変することがある。こうした電流の急変は、第１，第２昇圧コンバータの制御を適正に実行できなくなることがあるから、抑制されることが望ましい。 In the above-mentioned boost converter device, generally, when the power from the power storage device is supplied to the electric load without boosting, the upper arm transistor of the first and second boost converters connected in parallel is turned on and the lower arm transistor is turned off. The second control is executed. In the second control, a current corresponding to the ratio of the circuit resistance value of the first boost converter and the circuit resistance value of the second boost converter flows through the respective reactors of the first and second boost converters. Therefore, in the second control, the current distribution rate may be different from the predetermined distribution rate described above. In this case, when shifting from the second control to the first control, the current flowing through the first and second boost converters may change suddenly. It is desirable to suppress such a sudden change in current because the control of the first and second boost converters may not be properly executed.

本発明の昇圧コンバータ装置は、複数の昇圧コンバータに流れる電流の急変を抑制することを主目的とする。 The main purpose of the boost converter device of the present invention is to suppress a sudden change in current flowing through a plurality of boost converters.

本発明の昇圧コンバータ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The boost converter device of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.

本発明の昇圧コンバータ装置は、
リアクトルと、互いに直列に接続された上アームトランジスタおよび下アームトランジスタと、を有し、電気負荷と蓄電装置との間で電圧の変換を伴って電力のやり取りを行なう並列接続された複数の昇圧コンバータと、
前記蓄電装置から前記電気負荷へ目標電流が供給され、且つ、前記目標電流のうち前記複数の昇圧コンバータのうちの１つである第１昇圧コンバータを介して前記蓄電装置から前記電気負荷へ供給される電流の割合である目標分配率が所定分配率となるように前記複数の昇圧コンバータを制御する第１制御を実行する制御装置と、
を備える昇圧コンバータ装置であって、
前記制御装置は、
前記複数の昇圧コンバータの前記上アームトランジスタをオンすると共に前記下アームトランジスタをオフとする第２制御を実行し、
前記第２制御を実行しているときには、前記蓄電装置から前記電気負荷へ流れる電流のうち前記第１昇圧コンバータを介して前記蓄電装置から前記電気負荷へ流れる電流の比率である実分配率を演算し、
前記第２制御から前記第１制御へ移行したときには、前記目標分配率が、前記実分配率から前記所定分配率に向けて徐々に変化するように、前記複数の昇圧コンバータを制御する、
ことを要旨とする。 The boost converter device of the present invention
A plurality of boost converters connected in parallel, which have a reactor and an upper arm transistor and a lower arm transistor connected in series with each other, and exchange power with voltage conversion between an electric load and a power storage device. When,
A target current is supplied from the power storage device to the electric load, and is supplied from the power storage device to the electric load via a first boost converter which is one of the plurality of boost converters among the target currents. A control device that executes the first control for controlling the plurality of boost converters so that the target distribution rate, which is the ratio of the current to be generated, becomes a predetermined distribution rate.
It is a boost converter device equipped with
The control device is
A second control is executed to turn on the upper arm transistor of the plurality of boost converters and turn off the lower arm transistor.
When the second control is being executed, the actual distribution ratio, which is the ratio of the current flowing from the power storage device to the electric load, of the current flowing from the power storage device to the electric load via the first boost converter, is calculated. And
When shifting from the second control to the first control, the plurality of boost converters are controlled so that the target distribution rate gradually changes from the actual distribution rate to the predetermined distribution rate.
The gist is that.

この本発明の昇圧コンバータ装置では、蓄電装置から電気負荷へ目標電流が供給され、且つ、目標電流のうち所定分配率の電流が第１昇圧コンバータを介して蓄電装置から電気負荷へ供給されるように第１，第２昇圧コンバータを制御する第１制御を実行する。そして、複数の昇圧コンバータの上アームトランジスタをオンすると共に下アームトランジスタをオフとする第２制御を実行する。第２制御を実行しているときには、蓄電装置から電気負荷へ流れる電流のうち第１昇圧コンバータを介して蓄電装置から電気負荷へ流れる電流の比率である実分配率を演算し、第２制御から第１制御へ移行したときには、目標分配率が、実分配率から所定分配率に向けて徐々に変化するように、複数の昇圧コンバータを制御する。これにより、第２制御から第１制御へ移行したときに、複数の昇圧コンバータに流れる電流が急変することを抑制できる。 In the boost converter device of the present invention, a target current is supplied from the power storage device to the electric load, and a current having a predetermined distribution ratio among the target currents is supplied from the power storage device to the electric load via the first boost converter. The first control for controlling the first and second boost converters is executed. Then, a second control is executed in which the upper arm transistors of the plurality of boost converters are turned on and the lower arm transistors are turned off. When the second control is being executed, the actual distribution ratio, which is the ratio of the current flowing from the power storage device to the electric load through the first boost converter, is calculated from the second control. When shifting to the first control, the plurality of boost converters are controlled so that the target distribution rate gradually changes from the actual distribution rate to the predetermined distribution rate. As a result, it is possible to suppress a sudden change in the current flowing through the plurality of boost converters when shifting from the second control to the first control.

本発明の一実施例としての昇圧コンバータ装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the structure of the electric vehicle 20 which mounted the boost converter device as one Example of this invention. モータ３２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the structure of the electric drive system including the motor 32. ＥＣＵ７０のＣＰＵにより実行される分配率設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the distribution rate setting processing routine executed by the CPU of the ECU 70. 分配率Ｄｒ１を常に値Ｄｒｅｆに設定する比較例の電気自動車における目標電圧ＶＨ＊，第２制御オンオフ（第２制御を実行しているときをオンとする），リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，分配率Ｄｒ１の時間変化の一例を示す説明図である。The target voltage VH *, the second control on / off (turned on when the second control is being executed), the reactor current IL1, IL2, and the distribution rate Dr1 in the electric vehicle of the comparative example in which the distribution rate Dr1 is always set to the value Dr1. It is explanatory drawing which shows an example of the time change of. 実施例の電気自動車２０における目標電圧ＶＨ＊，第２制御オンオフ，リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，分配率Ｄｒ１の時間変化の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the time change of the target voltage VH *, the second control on / off, the reactor current IL1, IL2, and the distribution rate Dr1 in the electric vehicle 20 of an Example.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.

図１は、本発明の一実施例としての昇圧コンバータ装置を搭載した電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。図２は、モータ３２を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図１に示すように、モータ３２と、インバータ３４と、蓄電装置としてのバッテリ３６と、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１と、電子制御ユニット７０と、を備える。ここで、実施例の昇圧コンバータ装置としては、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７０と、が相当する。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an electric vehicle 20 equipped with a boost converter device as an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the electric drive system including the motor 32. As shown in FIG. 1, the electric vehicle 20 of the embodiment includes a motor 32, an inverter 34, a battery 36 as a power storage device, first and second boost converters 40 and 41, and an electronic control unit 70. Be prepared. Here, as the boost converter device of the embodiment, the first and second boost converters 40 and 41 and the electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 70 correspond to each other.

モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２に接続されると共に高電圧側電力ライン４２に接続されている。モータ３２は、電子制御ユニット７０によって、インバータ３４の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。高電圧側電力ライン４２の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４６が取り付けられている。 The motor 32 is configured as, for example, a synchronous generator motor, and the rotor is connected to a drive shaft 26 connected to the drive wheels 22a and 22b via a differential gear 24. The inverter 34 is connected to the motor 32 and also to the high voltage side power line 42. The motor 32 is rotationally driven by switching control of a plurality of switching elements (not shown) of the inverter 34 by the electronic control unit 70. A smoothing capacitor 46 is attached to the positive electrode side line and the negative electrode side line of the high voltage side power line 42.

バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン４４に接続されている。低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ４８が取り付けられている。 The battery 36 is configured as, for example, a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery, and is connected to the low voltage side power line 44. A smoothing capacitor 48 is attached to the positive electrode side line and the negative electrode side line of the low voltage side power line 44.

第１，第２昇圧コンバータ４０，４１は、高電圧側電力ライン４２と低電圧側電力ライン４４とに互いに並列に接続されている。第１昇圧コンバータ４０は、図２に示すように、２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２と、２つのトランジスタＴ１１，Ｔ１２のそれぞれに並列に接続された２つのダイオードＤ１１，Ｄ１２と、リアクトルＬ１と、を有する。トランジスタＴ１１は、高電圧側電力ライン４２の正極側ラインに接続されている。トランジスタＴ１２は、トランジスタＴ１１と、高電圧側電力ライン４２および低電圧側電力ライン４４の負極側ラインと、に接続されている。リアクトルＬ１は、トランジスタＴ１１，Ｔ１２同士の接続点と、低電圧側電力ライン４４の正極側ラインと、に接続されている。第１昇圧コンバータ４０は、ＥＣＵ７０によって、トランジスタＴ１１，Ｔ１２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給したり、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給したりする。第２昇圧コンバータ４１は、第１昇圧コンバータ４０と同様に、２つのトランジスタＴ２１，Ｔ２２と、２つのダイオードＤ２１，Ｄ２２と、リアクトルＬ２と、を有する。この第２昇圧コンバータ４１は、ＥＣＵ７０によって、トランジスタＴ２１，Ｔ２２のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン４４の電力を昇圧して高電圧側電力ライン４２に供給したり、高電圧側電力ライン４２の電力を降圧して低電圧側電力ライン４４に供給したりする。ここで、トランジスタＴ１１，Ｔ２１を「上アームトランジスタ」、トランジスタＴ１２，Ｔ２２を「下アームトランジスタ」と称する場合がある。 The first and second boost converters 40 and 41 are connected in parallel to the high voltage side power line 42 and the low voltage side power line 44. As shown in FIG. 2, the first boost converter 40 has two transistors T11 and T12, two diodes D11 and D12 connected in parallel to each of the two transistors T11 and T12, and a reactor L1. .. The transistor T11 is connected to the positive electrode side line of the high voltage side power line 42. The transistor T12 is connected to the transistor T11 and the negative electrode side line of the high voltage side power line 42 and the low voltage side power line 44. The reactor L1 is connected to a connection point between the transistors T11 and T12 and a positive electrode side line of the low voltage side power line 44. The first boost converter 40 boosts the power of the low voltage side power line 44 and supplies it to the high voltage side power line 42 by adjusting the ratio of the on-time of the transistors T11 and T12 by the ECU 70. The power of the voltage side power line 42 is stepped down and supplied to the low voltage side power line 44. Like the first boost converter 40, the second boost converter 41 has two transistors T21 and T22, two diodes D21 and D22, and a reactor L2. In the second boost converter 41, the ratio of the on-time of the transistors T21 and T22 is adjusted by the ECU 70 to boost the power of the low voltage side power line 44 and supply it to the high voltage side power line 42. The power of the high voltage side power line 42 is stepped down and supplied to the low voltage side power line 44. Here, the transistors T11 and T21 may be referred to as "upper arm transistors", and the transistors T12 and T22 may be referred to as "lower arm transistors".

ＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，不揮発性のフラッシュメモリ，入出力ポートを備える。図１に示すように、電子制御ユニット７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット７０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ３２ａからの回転位置θｍや、モータ３２の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサからの電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサからの電流Ｉｂも挙げることができる。さらに、コンデンサ４６の端子間に取り付けられた電圧センサ４６ａからの高電圧側電力ライン４２（コンデンサ４６）の電圧ＶＨや、コンデンサ４８の端子間に取り付けられた電圧センサ４８ａからの低電圧側電力ライン４４（コンデンサ４８）の電圧ＶＬを挙げることもできる。第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のリアクトルＬ１，Ｌ２に流れる電流を検出する電流センサ４０ａ，４１ａからのリアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２（バッテリ３６側からトランジスタＴ１１，Ｔ２１へ向かう電流の方向が正の値）や、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１に取り付けられた温度センサ４０ｂ，４１ｂからの第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の温度ｔｃ１，ｔｃ２も挙げることができる。イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰを挙げることができる。また、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰを挙げることができる。さらに、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。 Although not shown, the ECU 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and in addition to the CPU, a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, a non-volatile flash memory, and an input / output port. To be equipped. As shown in FIG. 1, signals from various sensors are input to the electronic control unit 70 via input ports. The signals input to the electronic control unit 70 include, for example, the rotation position θm from the rotation position detection sensor 32a that detects the rotation position of the rotor of the motor 32, and the current sensor that detects the current flowing through each phase of the motor 32. Phase currents from Iu and Iv can be mentioned. Further, the voltage Vb from the voltage sensor attached between the terminals of the battery 36 and the current Ib from the current sensor attached to the output terminal of the battery 36 can also be mentioned. Further, the voltage VH of the high voltage side power line 42 (capacitor 46) from the voltage sensor 46a attached between the terminals of the capacitor 46 and the low voltage side power line from the voltage sensor 48a attached between the terminals of the capacitor 48. The voltage VL of 44 (capacitor 48) can also be mentioned. Reactor currents IL1 and IL2 from current sensors 40a and 41a that detect currents flowing through the reactors L1 and L2 of the first and second boost converters 40 and 41 (the direction of the current from the battery 36 side toward the transistors T11 and T21 is positive. (Value) and the temperatures ct1 and tk2 of the first and second boost converters 40 and 41 from the temperature sensors 40b and 41b attached to the first and second boost converters 40 and 41 can also be mentioned. Examples include the ignition signal from the ignition switch 80 and the shift position SP from the shift position sensor 82 that detects the operating position of the shift lever 81. Further, the accelerator opening degree Acc from the accelerator pedal position sensor 84 that detects the depression amount of the accelerator pedal 83 and the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 86 that detects the depression amount of the brake pedal 85 can be mentioned. Further, the vehicle speed V from the vehicle speed sensor 88 can also be mentioned.

ＥＣＵ７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット７０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４の複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号や、第１昇圧コンバータ４０のトランジスタＴ１１，Ｔ１２へのスイッチング制御信号，第２昇圧コンバータ４１のトランジスタＴ２１，Ｔ２２へのスイッチング制御信号を挙げることができる。ＥＣＵ７０は、回転位置検出センサ３２ａからのモータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算している。また、ＥＣＵ７０は、電流センサからのバッテリ３６の電流Ｉｂの累積値に基づいてバッテリ３６の蓄電割合ＳＯＣを演算したり、演算した蓄電割合ＳＯＣとバッテリ３６に取り付けられた図示しない温度センサにより検出された電池温度Ｔｂとに基づいてバッテリ３６を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Ｗｉｎ，Ｗｏｕｔを演算したりしている。ここで、蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の全容量に対するバッテリ３６から放電可能な電力の容量の割合である。 Various control signals are output from the ECU 70 via the output port. The signals output from the electronic control unit 70 include, for example, a switching control signal for a plurality of switching elements of the inverter 34, a switching control signal for the transistors T11 and T12 of the first boost converter 40, and a second boost converter 41. Examples thereof include switching control signals to the transistors T21 and T22. The ECU 70 calculates the electric angle θe and the rotation speed Nm of the motor 32 based on the rotation position θm of the rotor of the motor 32 from the rotation position detection sensor 32a. Further, the ECU 70 calculates the storage ratio SOC of the battery 36 based on the cumulative value of the current Ib of the battery 36 from the current sensor, and is detected by the calculated storage ratio SOC and a temperature sensor (not shown) attached to the battery 36. Based on the battery temperature Tb, the input / output limit Win and Wout, which are the maximum allowable powers that may charge and discharge the battery 36, are calculated. Here, the storage ratio SOC is the ratio of the capacity of electric power that can be discharged from the battery 36 to the total capacity of the battery 36.

こうして構成された実施例の電気自動車２０では、ＥＣＵ７０は、まず、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて走行に要求される（駆動軸２６に要求される）要求トルクＴｄ＊を設定し、設定した要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定し、モータ３２がトルク指令Ｔｍ＊で駆動されるようにインバータ３４の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。 In the electric vehicle 20 of the embodiment configured in this way, the ECU 70 first sets the required torque Td * required for traveling (required for the drive shaft 26) based on the accelerator opening degree Acc and the vehicle speed V. The set required torque Td * is set in the torque command Tm * of the motor 32, and switching control of a plurality of switching elements of the inverter 34 is performed so that the motor 32 is driven by the torque command Tm *.

ＥＣＵ７０は、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊および回転数Ｎｍからなる目標動作点でモータ３２を駆動するために必要な高電圧側電力ライン４２の目標電圧ＶＨ＊を設定する。そして、目標電圧ＶＨ＊が昇圧指令電圧Ｖｒｅｆ（例えば、低電圧側電力ライン４４の電圧ＶＬなど）より大きいときには、昇圧指令を発生させて、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に回転数Ｎｍを乗じてモータ３２の要求出力Ｐｍ＊を計算し、高電圧側電力ライン４２の電圧ＶＨおよび目標電圧ＶＨ＊とモータ３２の要求出力Ｐｍ＊とに基づいて第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のトータル目標電流ＩＬ＊を設定する。そして、トータル目標電流ＩＬ＊に分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２（Ｄｒ１＋Ｄｒ２＝１）を乗じてリアクトルＬ１，Ｌ２の目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊を設定する。ここで、分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２は、それぞれトータル目標電流ＩＬ＊のうち第１，第２昇圧コンバータ４１，４２（リアクトルＬ１，Ｌ２）を介して低電圧側電力ライン４４と高電圧側電力ライン４２との間で流れる電流の割合である。分配率Ｄｒ１は、予め定められた値Ｄｒｅｆ（例えば、０．４，０．５，０．６など）とすることができる。こうして第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のリアクトルＬ１，Ｌ２の目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊を設定すると、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のリアクトルＬ１，Ｌ２の電流ＩＬ１，ＩＬ２が目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊となるように、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のトランジスタＴ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２のスイッチング制御を行なう。以下、こうした第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の制御を「第１制御」と称する場合がある。このように第１制御では、バッテリ３６からの電力を昇圧してインバータ３４を介してモータ３２に供給する。 The ECU 70 sets the target voltage VH * of the high voltage side power line 42 required to drive the motor 32 at the target operating point consisting of the torque command Tm * of the motor 32 and the rotation speed Nm. Then, when the target voltage VH * is larger than the boost command voltage Vref (for example, the voltage VL of the low voltage side power line 44), a boost command is generated and the torque command Tm * of the motor 32 is multiplied by the rotation speed Nm. The required output Pm * of the motor 32 is calculated, and the total target of the first and second boost converters 40 and 41 is calculated based on the voltage VH and the target voltage VH * of the high voltage side power line 42 and the required output Pm * of the motor 32. Set the current IL *. Then, the total target current IL * is multiplied by the distribution rates Dr1 and Dr2 (Dr1 + Dr2 = 1) to set the target currents IL1 * and IL2 * of the reactors L1 and L2. Here, the distribution ratios Dr1 and Dr2 are the low voltage side power line 44 and the high voltage side power line 42 via the first and second boost converters 41 and 42 (reactors L1 and L2) of the total target current IL *, respectively. It is the ratio of the current flowing between and. The distribution rate Dr1 can be a predetermined value Drf (for example, 0.4, 0.5, 0.6, etc.). When the target currents IL1 * and IL2 * of the transistors L1 and L2 of the first and second boost converters 40 and 41 are set in this way, the currents IL1 and IL2 of the transistors L1 and L2 of the first and second boost converters 40 and 41 are targeted. Switching control of the transistors T11, T12, T21, and T22 of the first and second boost converters 40 and 41 is performed so that the currents are IL1 * and IL2 *. Hereinafter, such control of the first and second boost converters 40 and 41 may be referred to as "first control". As described above, in the first control, the electric power from the battery 36 is boosted and supplied to the motor 32 via the inverter 34.

目標電圧ＶＨ＊が昇圧指令電圧Ｖｒｅｆ以下であるときには、昇圧指令を発生させずに、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の上アームトランジスタＴ１１，Ｔ２１がオンとなり、下アームトランジスタＴ１２，Ｔ２２がオフとなるように、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１を制御する。以下、こうした第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の制御を「第２制御」と称する場合がある。第２制御では、バッテリ３６からの電力を昇圧せずに、インバータ３４を介してモータ３２へ供給することになる。これにより、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のトランジスタＴ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２のスイッチングによる損失を低減させている。 When the target voltage VH * is equal to or lower than the boost command voltage Vref, the upper arm transistors T11 and T21 of the first and second boost converters 40 and 41 are turned on and the lower arm transistors T12 and T22 are turned on without generating the boost command. The first and second boost converters 40 and 41 are controlled so as to be turned off. Hereinafter, such control of the first and second boost converters 40 and 41 may be referred to as "second control". In the second control, the electric power from the battery 36 is supplied to the motor 32 via the inverter 34 without boosting the electric power. As a result, the loss due to switching of the transistors T11, T12, T21, and T22 of the first and second boost converters 40 and 41 is reduced.

次に、こうして構成された電気自動車２０の動作、特に、第２制御から第１制御へ移行する際に第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を設定する動作について説明する。図３は、ＥＣＵ７０のＣＰＵにより実行される分配率設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。 Next, the operation of the electric vehicle 20 configured in this way, particularly the operation of setting the distribution ratios Dr1 and Dr2 of the first and second boost converters 40 and 41 when shifting from the second control to the first control will be described. .. FIG. 3 is a flowchart showing an example of a distribution rate setting processing routine executed by the CPU of the ECU 70. This routine is repeatedly executed at predetermined time intervals (for example, every several milliseconds).

本ルーチンが実行されると、ＣＰＵは、リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２と、前回Ｄｒ１を入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２は、電流センサ４０ａ，４１ａにより検出されたものを入力している。前回Ｄｒ１は、前回本ルーチンを実行したときに分配率Ｄｒ１として設定されたものを入力している。 When this routine is executed, the CPU executes a process of inputting the reactor currents IL1 and IL2 and the previous Dr1 (step S100). The reactor currents IL1 and IL2 are input as detected by the current sensors 40a and 41a. For the previous Dr1, the one set as the distribution rate Dr1 when the present routine was executed last time is input.

続いて、第２制御を実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。第２制御を実行中であるときには、次式（１），（２）を用いて分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を設定して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了する。式（１）は、バッテリ３６からインバータ３４に供給される電流のうち第１昇圧コンバータ４０を介してバッテリ３６からインバータ３４へ流れている電流の比率を演算する式である。式（２）は、バッテリ３６からインバータ３４に供給されている電流のうち第２昇圧コンバータ４１を介してバッテリ３６からインバータ３４へ流れている電流の比率を演算する式である。したがって、ステップＳ１２０の処理で設定される分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２は、バッテリ３６からインバータ３４に供給されている電流のうち第１，第２昇圧コンバータ４０，４１を介してバッテリ３６からインバータ３４へ流れている実際の電流の比率（実分配率）となっている。第２制御では、上述したように、分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を用いずに、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の上アームトランジスタＴ１１，Ｔ２１がオンとなり、下アームトランジスタＴ１２，Ｔ２２がオフとなるように、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１を制御する。 Subsequently, it is determined whether or not the second control is being executed (step S110). When the second control is being executed, the distribution rates Dr1 and Dr2 are set using the following equations (1) and (2) (step S120), and this routine is terminated. Equation (1) is an equation for calculating the ratio of the current flowing from the battery 36 to the inverter 34 via the first boost converter 40 among the current supplied from the battery 36 to the inverter 34. Equation (2) is an equation for calculating the ratio of the current flowing from the battery 36 to the inverter 34 via the second boost converter 41 among the current supplied from the battery 36 to the inverter 34. Therefore, the distribution rates Dr1 and Dr2 set in the process of step S120 flow from the battery 36 to the inverter 34 via the first and second boost converters 40 and 41 among the currents supplied from the battery 36 to the inverter 34. It is the ratio of the actual current (actual distribution ratio). In the second control, as described above, the upper arm transistors T11 and T21 of the first and second boost converters 40 and 41 are turned on, and the lower arm transistors T12 and T22 are turned off without using the distribution rates Dr1 and Dr2. The first and second boost converters 40 and 41 are controlled so as to be.

Dr1=IL1/(IL1+IL2) ・・・(1)
Dr2=IL2/(IL1+IL2) ・・・(2) Dr1 = IL1 / (IL1 + IL2) ・・・ (1)
Dr2 = IL2 / (IL1 + IL2) ・・・ (2)

ステップＳ１１０で第２制御を実行中でないときには、第２制御から第１制御へ移行した直後であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。移行した直後であるときには、分配率Ｄｒ１を前回Ｄｒ１、すなわち、実分配率から値Ｄｒｅｆに向けて緩変化させると共に、分配率Ｄｒ２を値１から値Ｄｒｅｆを減じた値に設定し（ステップＳ１４０）、分配率Ｄｒ１が値Ｄｒｅｆと等しいか否かを判定する（ステップＳ１４５０）。そして、分配率Ｄｒ１が値Ｄｒｅｆと等しくなるまで、ステップＳ１４０の処理を実行し、分配率Ｄｒ１が値Ｄｒｅｆと等しくなったときには、本ルーチンを終了する。ステップＳ１４０では、例えば、分配率Ｄｒ１を前回Ｄｒ１から所定のレートで値Ｄｒｅｆに向けて変化させるレート処理や、前回Ｄｒ１に時定数を用いたなまし処理を用いて分配率Ｄｒ１を前回Ｄｒ１から値Ｄｒｅｆに向けて緩変化させる。今、第１制御を実行しているから、こうして分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を設定すると、ＣＰＵは、第１制御を実行して、トータル目標電流ＩＬ＊に分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を乗じてリアクトルＬ１，Ｌ２の目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊を設定し、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のリアクトルＬ１，Ｌ２の電流ＩＬ１，ＩＬ２が目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊となるように、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のトランジスタＴ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２のスイッチング制御を行なう。分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を滑らかに変化させるから、目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊が滑らかに変化することになる。 When the second control is not being executed in step S110, it is determined whether or not the second control has just been shifted to the first control (step S130). Immediately after the transition, the distribution rate Dr1 is gradually changed from the previous Dr1, that is, the actual distribution rate toward the value Dr, and the distribution rate Dr2 is set to a value obtained by subtracting the value Dr from the value 1 (step S140). , It is determined whether or not the distribution rate Dr1 is equal to the value Dr1 (step S1450). Then, the process of step S140 is executed until the distribution rate Dr1 becomes equal to the value Dr1, and when the distribution rate Dr1 becomes equal to the value Drf, this routine ends. In step S140, for example, the distribution rate Dr1 is set to a value from the previous Dr1 by using a rate process of changing the distribution rate Dr1 from the previous Dr1 at a predetermined rate toward the value Dr1 or a smoothing process using a time constant for the previous Dr1. Slowly change towards Dref. Since the first control is being executed now, when the distribution rates Dr1 and Dr2 are set in this way, the CPU executes the first control and multiplies the total target current IL * by the distribution rates Dr1 and Dr2 to reproduce the reactor L1, The target currents IL1 * and IL2 * of L2 are set so that the currents IL1 and IL2 of the reactors L1 and L2 of the first and second boost converters 40 and 41 become the target currents IL1 * and IL2 *. 2 Switching control of the transistors T11, T12, T21, and T22 of the boost converters 40 and 41 is performed. Since the distribution rates Dr1 and Dr2 are smoothly changed, the target currents IL1 * and IL2 * are smoothly changed.

ステップＳ１２０で第２制御から第１制御へ移行した直後でないときには、分配率Ｄｒ１を値Ｄｒｅｆに設定すると共に、分配率Ｄｒ２を値１から値Ｄｒｅｆを減じた値に設定して（ステップＳ１６０）、本ルーチンを終了する。こうして分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を設定すると、ＣＰＵは、第１制御を実行して、トータル目標電流ＩＬ＊に分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２を乗じてリアクトルＬ１，Ｌ２の目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊を設定し、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のリアクトルＬ１，Ｌ２の電流ＩＬ１，ＩＬ２が目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊となるように、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のトランジスタＴ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２のスイッチング制御を行なう。 When it is not immediately after the transition from the second control to the first control in step S120, the distribution rate Dr1 is set to the value Dr1 and the distribution rate Dr2 is set to the value obtained by subtracting the value Drf from the value 1 (step S160). End this routine. When the distribution rates Dr1 and Dr2 are set in this way, the CPU executes the first control and multiplies the total target current IL * by the distribution rates Dr1 and Dr2 to set the target currents IL1 * and IL2 * of the reactors L1 and L2. , Transistors T11, T12, of the first and second boost converters 40 and 41 so that the currents IL1 and IL2 of the reactors L1 and L2 of the first and second boost converters 40 and 41 become the target currents IL1 * and IL2 *. Switching control of T21 and T22 is performed.

図４は、分配率Ｄｒ１を常に値Ｄｒｅｆに設定する比較例の電気自動車における目標電圧ＶＨ＊，第２制御オンオフ（第２制御を実行しているときをオンとする），リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，分配率Ｄｒ１の時間変化の一例を示す説明図である。図５は、実施例の電気自動車２０における目標電圧ＶＨ＊，第２制御オンオフ，リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２，分配率Ｄｒ１の時間変化の一例を示す説明図である。第２制御を実行しているときには、リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２は、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の回路の抵抗比で定まる電流値となる。そのため、リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２から演算される上述（１），（２）の式で定まる分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２は、値Ｄｒｅｆ，値（１−Ｄｒｅｆ）と等しくならないことがある。そのため、比較例では、第２制御から第１制御へ移行した直後に、分配率Ｄｒ１，Ｄｒ２が値Ｄｒｅｆ，値（１−Ｄｒｅｆ）となるようにリアクトルＬ１，Ｌ２の目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊を設定し、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のリアクトルＬ１，Ｌ２の電流ＩＬ１，ＩＬ２が目標電流ＩＬ１＊，ＩＬ２＊となるように、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１のトランジスタＴ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２のスイッチング制御を行なうと、リアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２が急変することがある。実施例では、第２制御から第１制御へ移行した直後に分配率Ｄｒ１を、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の回路の抵抗比で定まる実際の電流値に基づく分配率（実分配率）から値Ｄｒｅｆへ緩変化させるから、こうしたリアクトル電流ＩＬ１，ＩＬ２の急変、即ち、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１に流れる電流が急変することを抑制できる。 FIG. 4 shows the target voltage VH *, the second control on / off (turned on when the second control is being executed), and the reactor currents IL1 and IL2 in the electric vehicle of the comparative example in which the distribution rate Dr1 is always set to the value Drf. , It is explanatory drawing which shows an example of the time change of the distribution rate Dr1. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of time changes of the target voltage VH *, the second control on / off, the reactor currents IL1, IL2, and the distribution rate Dr1 in the electric vehicle 20 of the embodiment. When the second control is being executed, the reactor currents IL1 and IL2 are current values determined by the resistance ratio of the circuits of the first and second boost converters 40 and 41. Therefore, the distribution rates Dr1 and Dr2 determined by the above equations (1) and (2) calculated from the reactor currents IL1 and IL2 may not be equal to the values Drf and the value (1-Dref). Therefore, in the comparative example, the target currents IL1 * and IL2 * of the transistors L1 and L2 are set so that the distribution rates Dr1 and Dr2 become the values Dr1 and Dr2 immediately after the transition from the second control to the first control. Is set, and the transistors T11 of the first and second boost converters 40 and 41 are set so that the currents IL1 and IL2 of the reactors L1 and L2 of the first and second boost converters 40 and 41 become the target currents IL1 * and IL2 *. , T12, T21, T22 switching control may cause sudden changes in the reactor currents IL1 and IL2. In the embodiment, immediately after the transition from the second control to the first control, the distribution rate Dr1 is set to the distribution rate (actual distribution rate) based on the actual current value determined by the resistance ratio of the circuits of the first and second boost converters 40 and 41. ) To the value Dref, it is possible to suppress such a sudden change in the reactor currents IL1 and IL2, that is, the sudden change in the currents flowing through the first and second boost converters 40 and 41.

以上説明した実施例の電気自動車２０が搭載する昇圧コンバータ装置によれば、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１の制御を第２制御から第１制御へ移行したときには、分配率Ｄｒ１を、実分配率から値Ｄｒｅｆに向けて緩変化するように、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１を制御することにより、第２制御から第１制御へ移行したときに、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１に流れる電流が急変することを抑制できる。 According to the boost converter device mounted on the electric vehicle 20 of the embodiment described above, when the control of the first and second boost converters 40 and 41 is shifted from the second control to the first control, the distribution rate Dr1 is actually set. By controlling the first and second boost converters 40 and 41 so as to slowly change from the distribution rate toward the value Dref, the first and second boost converters when the second control shifts to the first control. It is possible to suppress a sudden change in the current flowing through 40 and 41.

実施例の電気自動車２０が搭載する昇圧コンバータ装置では、第１昇圧コンバータ４０と第２昇圧コンバータ４１との２つの昇圧コンバータを備えるものとしたが、３つ以上の並列接続された昇圧コンバータを備えるものとしてもよい。 The boost converter device mounted on the electric vehicle 20 of the embodiment includes two boost converters, a first boost converter 40 and a second boost converter 41, but includes three or more boost converters connected in parallel. It may be a thing.

実施例の電気自動車２０が搭載する昇圧コンバータ装置では、蓄電装置としてバッテリ３６を備えるものとしたが、バッテリ３６に代えてキャパシタを用いるものとしてもよい。 In the boost converter device mounted on the electric vehicle 20 of the embodiment, the battery 36 is provided as the power storage device, but a capacitor may be used instead of the battery 36.

実施例では、電気負荷としてインバータ３４を搭載する電気自動車２０に搭載される昇圧コンバータ装置の形態とした。しかしながら、電気自動車２０に搭載される昇圧コンバータ装置の形態に限定しているわけではなく、電気負荷と蓄電装置との間で電圧の変換を伴って電力のやり取りを行なう並列接続された複数の昇圧コンバータを備える昇圧コンバータ装置であれば如何なる形態としてもよい。 In the embodiment, the boost converter device mounted on the electric vehicle 20 equipped with the inverter 34 as the electric load is used. However, the form of the boost converter device mounted on the electric vehicle 20 is not limited, and a plurality of boosters connected in parallel for exchanging power with voltage conversion between the electric load and the power storage device. Any form may be used as long as it is a boost converter device including a converter.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、インバータ３４が「電気負荷」に相当し、バッテリ３６が「蓄電装置」に相当し、第１，第２昇圧コンバータ４０，４１が「複数の昇圧コンバータ」に相当し、第１昇圧コンバータ４０が「第１昇圧コンバータ」に相当し、電子制御ユニット７０が「制御装置」に相当する。 The correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the inverter 34 corresponds to the "electric load", the battery 36 corresponds to the "power storage device", the first and second boost converters 40 and 41 correspond to the "plurality of boost converters", and the first booster The converter 40 corresponds to the "first boost converter", and the electronic control unit 70 corresponds to the "control device".

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 As for the correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem, the invention described in the column of means for solving the problem in the examples is carried out. Since it is an example for specifically explaining the form for solving the problem, the elements of the invention described in the column of means for solving the problem are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be performed based on the description in the column, and the examples are the inventions described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to examples, the present invention is not limited to these examples, and various embodiments are used without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be done.

本発明は、昇圧コンバータ装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of boost converter devices and the like.

２０電気自動車、２２ａ，２２ｂ駆動輪、２４デファレンシャルギヤ、２６駆動軸、３２モータ、３２ａ回転位置検出センサ、３４インバータ、３６バッテリ、４０第１昇圧コンバータ、４０ａ，４１ａ電流センサ、４０ｂ，４１ｂ温度センサ、４１第２昇圧コンバータ、４２高電圧側電力ライン、４４低電圧側電力ライン、４６，４８コンデンサ、４６ａ，４８ａ電圧センサ、７０電子制御ユニット、８０イグニッションスイッチ、８１シフトレバー、８２シフトポジションセンサ、８３アクセルペダル、８４アクセルペダルポジションセンサ、８５ブレーキペダル、８６ブレーキペダルポジションセンサ、８８車速センサ、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２ダイオード、Ｌ１，Ｌ２リアクトル、Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ２１，Ｔ２２トランジスタ。 20 electric vehicle, 22a, 22b drive wheel, 24 differential gear, 26 drive shaft, 32 motor, 32a rotation position detection sensor, 34 inverter, 36 battery, 40 first boost converter, 40a, 41a current sensor, 40b, 41b temperature sensor , 41 2nd boost converter, 42 high voltage side power line, 44 low voltage side power line, 46,48 condenser, 46a, 48a voltage sensor, 70 electronic control unit, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 Accelerator pedal, 84 Accelerator pedal position sensor, 85 Brake pedal, 86 Brake pedal position sensor, 88 Vehicle speed sensor, D11, D12, D21, D22 Diode, L1, L2 reactor, T11, T12, T21, T22 transistor.

Claims

A plurality of boost converters connected in parallel, which have a reactor and an upper arm transistor and a lower arm transistor connected in series with each other, and exchange power with voltage conversion between an electric load and a power storage device. When,
A target current is supplied from the power storage device to the electric load, and is supplied from the power storage device to the electric load via a first boost converter which is one of the plurality of boost converters among the target currents. A control device that executes the first control for controlling the plurality of boost converters so that the target distribution rate, which is the ratio of the current to be generated, becomes a predetermined distribution rate.
It is a boost converter device equipped with
The control device is
A second control is executed to turn on the upper arm transistor of the plurality of boost converters and turn off the lower arm transistor.
When the second control is being executed, the actual distribution ratio, which is the ratio of the current flowing from the power storage device to the electric load, of the current flowing from the power storage device to the electric load via the first boost converter, is calculated. And
When shifting from the second control to the first control, the plurality of boost converters are controlled so that the target distribution rate gradually changes from the actual distribution rate to the predetermined distribution rate.
Boost converter device.