升壓轉(zhuǎn)換器的控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在例如車輛用的電力供給系統(tǒng)中對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制的升壓轉(zhuǎn)換器的控制裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為與升壓轉(zhuǎn)換器的控制相關(guān)的裝置，專利文獻(xiàn)I公開(kāi)了在極小負(fù)載狀態(tài)下即使使升壓轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作休止也能夠保持升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的負(fù)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制裝置。
[0003]根據(jù)該裝置，在多個(gè)負(fù)載的各負(fù)載電力的總和即總負(fù)載電力為跨過(guò)零的預(yù)定范圍內(nèi)的值時(shí)使轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作休止。另外，在總負(fù)載電力為該預(yù)定范圍內(nèi)的值時(shí)，修正對(duì)負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制部的任一個(gè)做出的指令，以使指令值與升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的偏差的絕對(duì)值減小。因此，在極小負(fù)載狀態(tài)下即使使轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作休止也能夠保持升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。另外，由于只要處于極小負(fù)載狀態(tài)或無(wú)負(fù)載狀態(tài)就能夠使升壓轉(zhuǎn)換器休止，所以能夠降低在升壓轉(zhuǎn)換器的損耗。
[0004]此外，在電池異常時(shí)的失效保護(hù)(fail safe)的技術(shù)領(lǐng)域中，提出了如下的電動(dòng)車輛的電源控制裝置，其在電池異常時(shí)對(duì)升壓轉(zhuǎn)換器的門(mén)進(jìn)行關(guān)閉控制，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MGl和MG2間取得電力平衡，以使升壓轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)電壓VL與輸出側(cè)電壓VH之間維持VL〈VH的關(guān)系(參照專利文獻(xiàn)2)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2011-015603號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010-247725號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0009]近年來(lái)，升壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)性能得到飛躍性提高，也能夠進(jìn)行以往不可能的間歇升壓。間歇升壓即意味著主動(dòng)反復(fù)升壓動(dòng)作和升壓停止動(dòng)作的意思。在執(zhí)行間歇升壓的情況下，因?yàn)樵谏龎和Ｖ蛊陂g升壓轉(zhuǎn)換器的升壓損耗為零，所以包含電源、升壓轉(zhuǎn)換器以及負(fù)載裝置的系統(tǒng)整體的損耗(以下，適當(dāng)稱為“系統(tǒng)損耗”)能夠大幅降低。
[0010]另一方面，在執(zhí)行間歇升壓的情況下，升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VH在包含目標(biāo)值的預(yù)定范圍內(nèi)根據(jù)負(fù)載裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)而不斷地變動(dòng)。因此，間歇升壓的執(zhí)行期間內(nèi)的輸出電壓VH的實(shí)效值背離于本來(lái)的目標(biāo)值。
[0011]在此，升壓控制中的輸出電壓VH的目標(biāo)值決定為至少能夠使負(fù)載裝置輸出要求轉(zhuǎn)矩。然而，在上述的實(shí)效值比目標(biāo)值低的情況下，實(shí)效值低于與要求轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的要求值，負(fù)載裝置有可能無(wú)法輸出要求轉(zhuǎn)矩。以往，不存在針對(duì)這樣的間歇升壓所特有的技術(shù)問(wèn)題點(diǎn)的有效的解決方法。
[0012]在上述專利文獻(xiàn)I中，初看是公開(kāi)了接近間歇升壓的技術(shù)思想，但專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)思想實(shí)際上根本與上述的間歇升壓完全不同。即，在專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的裝置中，在升壓轉(zhuǎn)換器的休止期間其輸出電壓VH(在文獻(xiàn)中為“二次電壓V2”)不降低這一情況成為用于使升壓轉(zhuǎn)換器休止的條件。即，確立了該裝置在輸出電壓VH變動(dòng)或不得不變動(dòng)的條件下無(wú)法使升壓轉(zhuǎn)換器休止這一觀點(diǎn)。若除去理想的無(wú)負(fù)載條件，則例如也如引用文獻(xiàn)I的第
[0005]段落中所記載，通常在定義為無(wú)負(fù)載的條件下也發(fā)生微小的負(fù)載變動(dòng)，而在該裝置中，通過(guò)修正負(fù)載裝置的指令轉(zhuǎn)矩以抑制該負(fù)載變動(dòng)，從而抑制了輸出電壓VH的變化。
[0013]然而，對(duì)負(fù)載裝置要求的轉(zhuǎn)矩與損耗降低涉及的升壓轉(zhuǎn)換器側(cè)的情況無(wú)關(guān)。在修正對(duì)負(fù)載裝置要求的轉(zhuǎn)矩時(shí)，負(fù)載裝置實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩大大背離要求值，變得難以發(fā)揮負(fù)載裝置本來(lái)的作用。特別是在負(fù)載裝置為車輛驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)的情況下，當(dāng)對(duì)連接于車軸的驅(qū)動(dòng)軸供給的轉(zhuǎn)矩背離要求轉(zhuǎn)矩時(shí)，很有可能給動(dòng)力性能、駕駛性能帶來(lái)大的影響。因此，在該裝置中，如文獻(xiàn)中一貫記載的那樣，若非極小負(fù)載(總負(fù)載電力為跨過(guò)零的預(yù)定范圍)的負(fù)載區(qū)域則控制本身不成立。
[0014]如此，在專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的技術(shù)思想中，原本沒(méi)有假定在升壓停止期間輸出電壓VH變動(dòng)的情形。因此，沒(méi)有發(fā)生負(fù)載裝置的輸出轉(zhuǎn)矩相對(duì)于要求值而言無(wú)意地不足這種冋題。
[0015]本發(fā)明是鑒于所述的技術(shù)問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其課題在于提供一種能夠在滿足負(fù)載裝置的驅(qū)動(dòng)要求的同時(shí)執(zhí)行間歇升壓的升壓轉(zhuǎn)換器的控制裝置。
[0016]用于解決問(wèn)題的手段
[0017]為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明的第I的升壓轉(zhuǎn)換器的控制裝置，在具備直流電源、升壓轉(zhuǎn)換器以及電壓檢測(cè)單元的電力供給系統(tǒng)中控制所述升壓轉(zhuǎn)換器，所述直流電源具有電源電壓VB，所述升壓轉(zhuǎn)換器具備開(kāi)關(guān)單元，通過(guò)升壓控制對(duì)所述電源電壓VB進(jìn)行升壓并向負(fù)載裝置輸出，所述升壓控制包括基于目標(biāo)值的所述開(kāi)關(guān)單元的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的切換，所述電壓檢測(cè)單元檢測(cè)所述升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VH，所述控制裝置的特征在于，具備:間歇控制單元，其基于所述檢測(cè)到的輸出電壓VH，執(zhí)行所述升壓控制的間歇處理以使所述輸出電壓VH維持在包含所述目標(biāo)值的預(yù)定范圍內(nèi)；平均值算出單元，其算出所述間歇處理的執(zhí)行期間內(nèi)的所述輸出電壓VH的平均值；以及目標(biāo)值修正單元，其在所述算出的平均值低于所述目標(biāo)值且低于所述負(fù)載裝置的要求電壓值的情況下對(duì)所述目標(biāo)值進(jìn)行增量修正。(技術(shù)方案I)。
[0018]升壓控制意味著如下控制:通過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)的控制，將電源電壓VB升壓到與來(lái)自負(fù)載裝置側(cè)的要求相應(yīng)的輸出電壓VH的目標(biāo)值(S卩，電壓指令值)。此外，在后述的間歇升壓中，輸出電壓VH能夠采用與目標(biāo)值相比高壓側(cè)的值。該情況下，升壓控制成為對(duì)輸出電壓VH進(jìn)行降壓的控制。
[0019]輸出電壓VH的目標(biāo)值決定為滿足大致兩個(gè)要件。S卩，第I要件是降低系統(tǒng)損耗(包含直流電源、升壓轉(zhuǎn)換器以及負(fù)載裝置的電力供給系統(tǒng)整體的電力損耗)，第2要件是滿足負(fù)載裝置的要求電壓(與負(fù)載裝置的要求轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的輸出電壓)。對(duì)于這樣的目標(biāo)值的設(shè)定方法，以往已經(jīng)提出。在始終繼續(xù)執(zhí)行升壓控制的情況下，輸出電壓VH穩(wěn)定地收斂于目標(biāo)值。因此，在設(shè)定了滿足這些要件的目標(biāo)值的情況下，能夠穩(wěn)定地不對(duì)負(fù)載裝置的驅(qū)動(dòng)造成障礙而盡可能地降低系統(tǒng)損耗(或，使其最小)。
[0020]另一方面，根據(jù)本發(fā)明的升壓轉(zhuǎn)換器的控制裝置，能執(zhí)行升壓控制的間歇處理(以下，適當(dāng)表達(dá)為“間歇處理”)。間歇處理是指，如上所述反復(fù)進(jìn)行升壓控制的停止和升壓控制的再次開(kāi)始(即，停止的解除)的處理。升壓轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作伴有因開(kāi)關(guān)單元的開(kāi)關(guān)波紋(switching ripple)等而引起的升壓損耗，而在升壓控制停止的期間，該升壓損耗成為零。因此，通過(guò)執(zhí)行間歇升壓，能夠降低系統(tǒng)損耗。
[0021]此外，間歇處理中的升壓控制的停止并不是指在升壓控制中適當(dāng)發(fā)生的、構(gòu)成開(kāi)關(guān)單元的各開(kāi)關(guān)元件各自的動(dòng)作的停止，而是指升壓轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作本身的停止即關(guān)閉(shut down)。在這種升壓轉(zhuǎn)換器的一般性的控制中，每當(dāng)作為三角波的載波信號(hào)和與升壓指令電壓對(duì)應(yīng)的占空比信號(hào)一致時(shí)，切換開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在此，在開(kāi)關(guān)單元由一個(gè)開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成的情況下(例如，單臂型的升壓轉(zhuǎn)換器等正是如此)，在發(fā)生從接通向斷開(kāi)的切換的定時(shí)(timing)，能夠看作開(kāi)關(guān)單元暫時(shí)完全停止，但是這樣的完全停止只不過(guò)是作為升壓控制的一個(gè)環(huán)節(jié)而必然發(fā)生的完全停止，本發(fā)明的升壓轉(zhuǎn)換器的停止是不同意思的停止。
[0022]此外，取代間歇地執(zhí)行升壓控制而盡可能維持升壓控制停止的狀態(tài)之意的技術(shù)思想，如上述現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)(例如，上述專利文獻(xiàn)I)所記載的那樣是以往周知的。即，該情況下，本來(lái)，若升壓轉(zhuǎn)換器處于停止?fàn)顟B(tài)則根據(jù)負(fù)載裝置的驅(qū)動(dòng)條件而趨勢(shì)性自然增減的輸出電壓VH，通過(guò)負(fù)載裝置側(cè)的驅(qū)動(dòng)條件的修正而維持。關(guān)于該技術(shù)思想，針對(duì)使升壓轉(zhuǎn)換器的升壓控制停止這一點(diǎn)也同樣。
[0023]然而，這樣不容許輸出電壓VH的變動(dòng)而僅在負(fù)載裝置側(cè)核對(duì)收支結(jié)果(帳尻)的技術(shù)思想，換言之，使升壓控制停止和維持升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VH成為唯一的關(guān)系的技術(shù)思想是不自然并且不合理的。其原因在于，對(duì)于違反若負(fù)載裝置處于電力再生狀態(tài)則蓄積于升壓轉(zhuǎn)換器的電能增加、若負(fù)載裝置處于牽引狀態(tài)則該電能減少這一自然趨勢(shì)而維持輸出電壓VH，只有在原本輸出電壓VH就不發(fā)生變動(dòng)的極端限定的負(fù)載區(qū)域使升壓控制停止，或者無(wú)視對(duì)負(fù)載裝置要求的轉(zhuǎn)矩(例如，用于驅(qū)動(dòng)能夠搭載電力供給系統(tǒng)的車輛的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)。
[0024]與此相對(duì)，本發(fā)明的間歇升壓是指，在容許輸出電壓VH在預(yù)先設(shè)定的預(yù)定范圍內(nèi)、或按照預(yù)先設(shè)定的設(shè)定基準(zhǔn)每次分別單獨(dú)進(jìn)行具體設(shè)定的預(yù)定范圍內(nèi)的變動(dòng)之后實(shí)施的升壓控制的停止措施。即，本發(fā)明的升壓轉(zhuǎn)換器的控制裝置以近年來(lái)的開(kāi)關(guān)單元的開(kāi)關(guān)性能(例如，開(kāi)關(guān)頻率)的飛躍性提高為背景，發(fā)現(xiàn)了能夠?qū)⑸龎恨D(zhuǎn)換器的動(dòng)作狀態(tài)作為控制要素來(lái)利用這一點(diǎn)，確立于將升壓轉(zhuǎn)換器作為一種電力控制裝置來(lái)積極使用的技術(shù)性前提。因此，在難以在負(fù)載裝置側(cè)核對(duì)收支結(jié)果的負(fù)載條件下也能夠毫無(wú)問(wèn)題地停止升壓控制，與上述現(xiàn)有技術(shù)相比，升壓控制的停止頻度顯著提高，另外，升壓控制的停止期間顯著變長(zhǎng)。因此，能夠適當(dāng)?shù)亟档拖到y(tǒng)損耗。
[0025]可是，在執(zhí)行間歇升壓時(shí)，輸出電壓VH根據(jù)負(fù)載裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)而變動(dòng)，幾乎不會(huì)穩(wěn)定地收斂于目標(biāo)值。因此，本發(fā)明的間歇升壓被執(zhí)行以使輸出電壓VH維持在包含目標(biāo)值的預(yù)定范圍內(nèi)。此外，輸出電壓VH應(yīng)維持的該預(yù)定范圍能夠包括例如下述(I)?(6)的范圍。此外，它們也能夠進(jìn)行適當(dāng)組合。
[0026](I)比電源電壓VB高的高壓側(cè)的范圍
[0027](2)比升壓轉(zhuǎn)換器的耐電壓低的低壓側(cè)的范圍
[0028](3)與目標(biāo)值的偏差為預(yù)定值以內(nèi)的范圍
[0029](4)相對(duì)于目標(biāo)值成為預(yù)定比例以內(nèi)的范圍
[0030](5)與目標(biāo)值相比較而在負(fù)載驅(qū)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的損耗的增加量成為預(yù)定值以內(nèi)的范圍
[0031](6)與目標(biāo)值相比較而在負(fù)載驅(qū)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的損耗的增加量成為預(yù)定比例以內(nèi)的范圍
[0032]另外，該預(yù)定范圍優(yōu)選考慮輸出電壓VH的振動(dòng)(電壓振動(dòng))的程度和負(fù)載裝置的要求電壓而決定。電壓振動(dòng)與負(fù)載裝置的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)有關(guān)系，在預(yù)定范圍過(guò)寬的情況下，有可能在無(wú)法無(wú)視該轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的程度方面顯著。另外，如果預(yù)定范圍的下限值為負(fù)載裝置的要求電壓值以上，則由于因間歇升壓導(dǎo)致的輸出電壓VH的變動(dòng)，負(fù)載裝置的驅(qū)動(dòng)被限制的可能性變低。
[0033]可是，在間歇升壓的執(zhí)行期間，由于輸出電壓VH不斷地變動(dòng)，通過(guò)輸出電壓VH對(duì)間歇升壓執(zhí)行時(shí)的升壓轉(zhuǎn)換器的輸出特性進(jìn)行評(píng)價(jià)未必準(zhǔn)確。更具體而言，例如實(shí)踐上通過(guò)預(yù)定期間內(nèi)的平均值等其實(shí)效值進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于輸出電壓VH的實(shí)效值，在負(fù)載裝置被牽弓I驅(qū)動(dòng)的情況下比目標(biāo)值低，在負(fù)載裝置被再生驅(qū)動(dòng)的情況下比目標(biāo)值高。
[0034]在此，在負(fù)載裝置于牽引側(cè)被驅(qū)動(dòng)的情況下負(fù)載裝置的要求電壓(也可以表達(dá)為負(fù)載裝置的要求轉(zhuǎn)矩或要求輸出)增加時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換器是否能夠滿足負(fù)載裝置的要求成為重要的問(wèn)題。這是因?yàn)?若升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VH相對(duì)于負(fù)載裝置的要求電壓而言不足，則負(fù)載裝置的最大輸出(或最大轉(zhuǎn)矩)相對(duì)于要求輸出(或要求轉(zhuǎn)矩)而言不足。
[0035]另一方面，在本發(fā)明的升壓轉(zhuǎn)換器的控制裝置中，將由平均值算出單元算出的輸出電壓VH的平均值作為判斷指標(biāo)，對(duì)輸出電壓VH的目標(biāo)值進(jìn)行修正。更具體而言，在所算出的平均值低于目標(biāo)值且低于負(fù)載裝置的要求電壓值的情況下，對(duì)目標(biāo)值進(jìn)行增量修正。輸出電壓VH的平均值是指上述的實(shí)效值，平均值低于目標(biāo)值的情況即意味著負(fù)載裝置被牽引驅(qū)動(dòng)。若在牽引驅(qū)動(dòng)時(shí)平均值低于要求電壓值，則無(wú)法充分應(yīng)對(duì)負(fù)載裝置將來(lái)的或不遠(yuǎn)未來(lái)的(例如，下次的)要求電壓。在對(duì)目標(biāo)值進(jìn)行了增量修正的情況下，間歇升壓中的輸出電壓VH的平均值也上升，因此能夠防止負(fù)載裝置的驅(qū)動(dòng)被限制的情形。
[0036]此外，輸出電壓VH的平均值是指在間歇升壓的執(zhí)行期間對(duì)輸出電壓VH適當(dāng)?shù)貙?shí)施平均化處理得到的值，作為該平均化處理能夠應(yīng)用各種方法。例如，平均化處理可以是將在每個(gè)采樣