JP2015198548A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による制御装置、および、これを適用した車両を図1に示す。
車両1は、例えば、動力源としての回転電機11から出力されるトルクにより走行する電気自動車である。
リアクトル23は、一端が電池2の正極側に接続するよう設けられている。スイッチング素子31、32は、例えばIGBT等の半導体スイッチング素子である。スイッチング素子31のエミッタは、スイッチング素子32のコレクタに接続されている。スイッチング素子31とスイッチング素子32との接続点にリアクトル23の他端が接続している。スイッチング素子31のコレクタは、インバータ40の正極側に接続している。スイッチング素子32のエミッタは、インバータ40の負極側に接続している。ここで、インバータ40は、特許請求の範囲における「電気負荷装置」に対応する。
スイッチング素子31、32のゲートには、後述する制御部80からの信号線が接続される。
本実施形態では、コンバータ21は、主に昇圧回路として機能し、電池2からの電圧を昇圧してインバータ40を経由して回転電機11に出力する。
スイッチング素子41〜46のゲートには、後述する制御部80からの信号線が接続される。
また、制御部80は、図示しない回転センサからの信号により、回転電機11の回転数Nを検出することができる。
Duty=(Vin/Vsys)×100 ・・・式1
である。デューティー指令値Duty*は、デューティーDutyを実現するための指令値であり、例えば、Duty*=Duty/100である。ここで、Duty指令演算部82は、特許請求の範囲における「デューティー算出設定手段」に対応している。
Ton=キャリア1周期時間×デューティー指令値Duty* ・・・式2
Toff=キャリア1周期時間×(1−デューティー指令値Duty*) ・・・式3
dIL/dt=(Vin−Vsys)/L ・・・式4
また、オフ時間Toffのときのリアクトル電流ILの傾きdIL/dt(上昇側)は、下記式5のとおりである。
dIL/dt=Vin/L ・・・式5
また、制御部80は、インバータ40のスイッチング素子41〜46のスイッチング作動を制御することによりインバータ40を制御し、回転電機11の回転を制御することができる。
図4に示す一連の処理S100は、例えば車両1のイグニッションスイッチがオンになると開始される。S100は、Vsys推定演算部85によるシステム電圧Vsysの推定に関する処理を含む。図5は、制御部80がS100を実行するときのECU10およびコンバータ21の作動例を示すものである。また、本実施形態では、キャリア信号生成部83が生成するキャリア信号CR(搬送波)の周波数は、所定値以上に設定されている。
S101の後、処理はS102に移行する。
S102の後、処理はS103に移行する。
S103の後、処理はS104に移行する。
S104の後、処理はS105に移行する。
S105の後、処理はS106に移行する。
S106の後、処理はS107に移行する。
また、Vsys推定演算部85は、検出したリアクトル電流ILおよび入力電圧Vin等に基づき、システム電圧Vsysを推定する。
S107の後、処理はS108に移行する。
S108の後、処理はS109に移行する。
S109の後、処理はS110に移行する。
S110の後、処理は一連の処理S100を抜ける。
S110の後、S100を抜けたとき、イグニッションキーがオンの場合、制御部80は、再びS100を開始する。すなわち、S100は、イグニッションキーがオンの間、繰り返し実行される処理である。
図5に示す時刻t3、t7、t9、t13、t15のときのリアクトル電流ILの値をそれぞれ、IL1、IL1’、IL2、IL2’、IL3とし、時刻t13〜15の期間をオン時間Ton、時刻t7〜9の期間をオフ時間Toffとすると、オン時間Tonのとき(時刻t13〜15の期間)のリアクトル電流ILの傾きdIL/dt(下降側)は、式4に基づき、下記式6のとおりとなる。
(IL3−IL2’)/Ton=(Vin−Vsys)/L ・・・式6
また、オフ時間Toffのとき(時刻t7〜9の期間)のリアクトル電流ILの傾きdIL/dt(上昇側)は、式5に基づき、下記式7のとおりとなる。
(IL2−IL1’)/Toff=Vin/L ・・・式7
IL1≒IL1’ ・・・式8
IL2≒IL2’ ・・・式9
上記式6〜9より、Lを消去すると、下記式10を導くことができる。
Vsys=(1−{(IL2−IL1)/Toff}/{(IL3−IL2)/Ton})×Vin ・・・式10
具体的には、Vsys推定演算部85は、例えば、図5に示す時刻t15において、時刻t3で検出したIL1、時刻t9で検出したIL2、時刻t15で検出したIL3、時刻t15で検出したVin、オン時間Ton、および、オフ時間Toffに基づき、上記式10によりシステム電圧Vsysを推定する。
IL3≒IL1≒IL1’ ・・・式11
式10と式11とにより、下記式12が成り立つ。
Vsys=(1−{(IL2−IL3)/Toff}/{(IL3−IL2)/Ton})×Vin ・・・式12
本発明の第2実施形態による制御装置について、図6に基づき説明する。第2実施形態は、物理的な構成は第1実施形態と同様であるものの、Vsys推定演算部85によるシステム電圧Vsysの推定の仕方が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、Vsys推定演算部85は、複数のオン時間の平均、および、複数のオフ時間の平均に基づき、システム電圧Vsysを推定する。
Ton=(Ton1+Ton2+Ton3)/3 ・・・式13
Toff=(Toff1+Toff2+Toff3)/3 ・・・式14
本発明の第3実施形態による制御装置について、図7に基づき説明する。第3実施形態は、物理的な構成は第1実施形態と同様であるものの、Duty指令演算部82によるデューティーDutyの算出、設定処理のタイミング、および、Vsys推定演算部85によるシステム電圧Vsysの推定処理のタイミング等が第1実施形態と異なる。
(IL1’’−IL2’)/Ton=(Vin−Vsys)/L ・・・式15
また、オフ時間Toffのとき(時刻t7〜9の期間)のリアクトル電流ILの傾きdIL/dt(上昇側)は、式5に基づき、下記式16のとおりとなる。
(IL2’’−IL1’)/Toff=Vin/L ・・・式16
IL1≒IL1’≒IL1’’ ・・・式17
IL2≒IL2’≒IL2’’ ・・・式18
上記式15〜18より、Lを消去すると、下記式19を導くことができる。
Vsys=(1−{(IL2−IL1)/Toff}/{(IL1−IL2)/Ton})×Vin ・・・式19
Vsys推定演算部85は、IL1、IL2、Ton、Toffに基づき、上記式19によりシステム電圧Vsysを推定する。
デューティー算出設定手段は、第1実施形態では(4×0+2)回目、第3実施形態では(4×1+2)回目の搬送波の極大または極小を経た後の搬送波が極大または極小のとき毎に、第1スイッチング素子のスイッチング1周期におけるオン時間の割合であるデューティーを算出し、以前に算出したデューティーを設定する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、デューティー算出設定手段は、(4a+2)回目(aは0以上の整数)の搬送波の極大または極小を経た後の搬送波が極大または極小のとき毎に、第1スイッチング素子または第2スイッチング素子のスイッチング1周期におけるオン時間の割合であるデューティーを算出し、以前に算出したデューティーを設定することとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、コンバータの電池側およびインバータ部側にコンデンサ(24、25)を備えない構成としてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、回転電機は、3相駆動式のブラシレスモータに限らず、3相以外の相を構成する巻線を有するブラシレスモータ、あるいは、ブラシ付きモータであってもよい。
また、上述の実施形態では、コンバータから1つのインバータ(電気負荷装置)に対しシステム電圧を出力する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、コンバータから複数のインバータ(回転電機)に対しシステム電圧を出力することとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、コンバータからのシステム電圧の出力対象である電気負荷装置は、インバータや回転電機に限らず、電気により作動する他の装置または機器等であってもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態に適用可能である。
10 ・・・ECU(電子制御ユニット、制御装置)
21 ・・・コンバータ
23 ・・・リアクトル
31 ・・・スイッチング素子(第1スイッチング素子)
32 ・・・スイッチング素子(第2スイッチング素子)
40 ・・・インバータ(電気負荷装置)
61 ・・・リアクトル電流センサ(リアクトル電流検出手段)
62、63 ・・・抵抗(入力電圧検出手段)
80 ・・・制御部
82 ・・・Duty指令演算部(デューティー算出設定手段)
83 ・・・キャリア信号生成部(搬送波生成手段)
84 ・・・駆動信号生成部(スイッチング手段)
85 ・・・Vsys推定演算部(システム電圧推定手段)
Claims (5)
- 一端が電池(2)の正極側に接続されるリアクトル(23)と、
一端が前記リアクトルの他端に接続し他端が電気負荷装置(40)の正極側に接続される第1スイッチング素子(31)と、
一端が前記リアクトルの他端に接続し他端が前記電気負荷装置の負極側に接続される第2スイッチング素子(32)と、を備え、前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のスイッチング作動により前記電池からの電圧を昇圧し前記第1スイッチング素子の他端から前記電気負荷装置に対し出力可能なコンバータ(21)を制御する制御装置(10)であって、
前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を検出可能なリアクトル電流検出手段(61)と、
前記電池から前記コンバータの前記リアクトルの一端側に入力される電圧である入力電圧を検出可能な入力電圧検出手段(62、63)と、
前記第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子のスイッチング作動を制御する制御部(80)と、を備え、
前記制御部は、
搬送波を生成する搬送波生成手段(83)、
(4a+2)回目(aは0以上の整数)の前記搬送波の極大または極小を経た後の前記搬送波が極大または極小のとき毎に、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子のスイッチング1周期におけるオン時間の割合であるデューティーを算出し、以前に算出した前記デューティーを設定するデューティー算出設定手段(82)、
前記搬送波が前記デューティーより小さいとき、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子の一方をオンし前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子の他方をオフし、前記搬送波が前記デューティーより大きいとき、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子の一方をオフし前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子の他方をオンするスイッチング手段(84)、および、
前記デューティー算出設定手段が前記デューティーを算出、または、前記デューティーを設定してから1回目の前記搬送波の極大または極小を経た後、前記搬送波と前記デューティーとが交差するとき、前記リアクトル電流検出手段により検出した前記リアクトル電流と、前記入力電圧検出手段により検出した前記入力電圧と、前記第1スイッチング素子または前記第2スイッチング素子のオン時間およびオフ時間とに基づき、前記コンバータから前記電気負荷装置に対し出力される電圧であるシステム電圧を推定するシステム電圧推定手段(85)を有していることを特徴とする制御装置。 - 前記システム電圧推定手段は、前記リアクトル電流検出手段により前記リアクトル電流を検出する前の前記オン時間および前記オフ時間に基づき、前記システム電圧を推定することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 前記システム電圧推定手段は、複数の前記オン時間の平均、および、複数の前記オフ時間の平均に基づき、前記システム電圧を推定することを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
- 前記システム電圧推定手段は、所定期間において、前記リアクトル電流の複数の極大値は全て同一とみなし、前記リアクトル電流の複数の極小値は全て同一とみなした上で、前記システム電圧を推定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御装置。
- 前記システム電圧を検出可能なシステム電圧検出手段(64、65)をさらに備え、
前記制御部は、前記システム電圧推定手段により推定した前記システム電圧と、前記システム電圧検出手段により検出した前記システム電圧とに基づき、前記システム電圧検出手段の異常を検出可能な異常検出手段(80)を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御装置。
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CN108790826A (zh) * | 2017-04-27 | 2018-11-13 | 丰田自动车株式会社 | 车辆及其控制方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010200517A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 電源制御装置、電源制御方法および電子機器 |
JP2011223701A (ja) * | 2010-04-07 | 2011-11-04 | Toyota Motor Corp | コンバータの電圧推定装置および電圧推定方法 |
JP2013207915A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Toyota Motor Corp | 電圧変換装置の制御装置 |
JP2013219886A (ja) * | 2012-04-06 | 2013-10-24 | Toyota Motor Corp | 電圧変換装置 |
JP2015177609A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧変換装置 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010200517A (ja) * | 2009-02-26 | 2010-09-09 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 電源制御装置、電源制御方法および電子機器 |
JP2011223701A (ja) * | 2010-04-07 | 2011-11-04 | Toyota Motor Corp | コンバータの電圧推定装置および電圧推定方法 |
JP2013207915A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Toyota Motor Corp | 電圧変換装置の制御装置 |
JP2013219886A (ja) * | 2012-04-06 | 2013-10-24 | Toyota Motor Corp | 電圧変換装置 |
JP2015177609A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧変換装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108790826A (zh) * | 2017-04-27 | 2018-11-13 | 丰田自动车株式会社 | 车辆及其控制方法 |
JP2018186684A (ja) * | 2017-04-27 | 2018-11-22 | トヨタ自動車株式会社 | 自動車 |
CN108790826B (zh) * | 2017-04-27 | 2021-07-06 | 丰田自动车株式会社 | 车辆及其控制方法 |
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