升压转换器的控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如在车辆用的电力供给系统中对升压转换器进行控制的升压转换器的控制装置的技术领域。
【背景技术】
[0002]作为与车辆用的电力供给系统中的升压转换器的控制相关的装置，存在专利文献I所公开的电动机驱动控制系统。
[0003]根据专利文献I所公开的系统，基于作为负载装置的多个电动发电机的转矩指令值，算出升压转换器的必要最小电压VHmin。在从该必要最小电压Vhmin到升压转换器的最大输出电压VHmax的电压范围中决定出多个升压转换器的输出电压的候补值。另外，在专利文献I所公开的系统中，对于该多个候补值分别推定包括电池、升压转换器以及电动发电机的升压系统整体的损失。升压转换器的输出电压VH的目标值被设定为该推定出的损失成为最小的候补值。根据专利文献1，能够通过该系统使升压系统整体的电力损失最小。
[0004]此外，专利文献2公开了一种在使用了 PAM控制的马达驱动装置中防止直流电压值的过冲(overshoot)的装置。根据该装置，通过在直流电压检测值相对于预定值接近到某范围的情况下使直流电压指令值的增加值减少，能够防止直流电压值的过冲。
[0005]另外，专利文献3公开了一种根据电压指令值的大小而使电压指令值的变化率可变的电压可变装置。根据该装置，例如通过在电压指令值超过了阈值的情况下使电压指令值的变化率比以前的值小，能够防止输出电压的过冲。
[0006]另外，专利文献4公开了一种在极小负载状态下即使休止升压转换器的动作也能够保持升压转换器的输出电压的负载驱动系统的控制装置。
[0007]根据该装置，在多个负载的各负载电力的总和即总负载电力是跨零的预定范围内的值时，休止转换器的开关动作。另外，在总负载电力是该预定范围内的值时，修正对负载驱动控制部的某一个进行的指令，以使得指令值和升压转换器的输出电压的偏差的绝对值减少。因而，在极小负载状态下，即使休止转换器的动作，也能够保持升压转换器的输出电压。另外，由于只要处于极小负载状态或者无负载状态就能够休止升压转换器，所以能够降低升压转换器的损失。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2007-325351号公报
[0011]专利文献2:日本特开平10-127094号公报
[0012]专利文献3:日本特开2006-353032号公报
[0013]专利文献4:日本特开2011-015603号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的问题
[0015]近年来，升压转换器的开关性能得到飞跃性的提高，能够实现以往没能实现的升压转换器的间歇升压。间歇升压意味着主动地反复进行升压动作和升压停止动作。在执行间歇升压的情况下，在升压停止期间内升压转换器的升压损失为零，所以包括电源、升压转换器以及负载装置的系统整体的损失(以下，适当设为“系统损失”)大幅降低。
[0016]然而，在执行间歇升压的情况下，升压转换器的输出电压VH在升压停止期间内根据负载装置的驱动状态而增加或者减少。即，输出电压VH变动。
[0017]因而，在对进行间歇升压的升压转换器应用了专利文献I所公开的控制方法的情况下，即使决定了可使系统损失最小的升压转换器的输出电压VH的目标值，输出电压VH也不一定会收敛于可使系统损失最小的该目标值。在进行常时升压的以往的结构和进行间歇升压的结构中，成为前提的输出电压VH的举止完全不同。
[0018]因此，在包括上述现有技术文献所公开的思想在内的以往的技术思想下，在使升压转换器执行了间歇升压的情况下，无法使系统损失最小。
[0019]此外，在上述专利文献4中，乍一看像是公开了与间歇升压接近的技术思想，但专利文献4所公开的技术思想与上述间歇升压实际上根本完全不同。
[0020]即，在专利文献4所公开的装置中，在升压转换器的休止期间其输出电压VH (在文献中设为“二次电压V2”)不下降是用于使升压转换器休止的条件。即，该装置处于如下立场:在输出电压VH变动或者不得不变动的条件下，无法使升压转换器休止。若排除理想的无负载条件，则例如如对比文献4第
[0005]段所记载，通常，即使是在定义为无负载的条件下，也会产生微小的负载变动，在该装置中，以抑制该负载变动的方式修正负载装置的指令转矩，从而抑制输出电压VH的变化。
[0021]但是，负载装置所要求的转矩与损失降低所涉及的升压转换器侧的情况无关。在修正负载装置所要求的转矩时，若负载装置的实际的输出转矩从要求值大幅乖离，则难以实现负载装置本来的作用。尤其是，在负载装置是车辆驱动用的电动机的情况下，若对与车轴连接的驱动轴供给的转矩从要求转矩乖离，则可能会对动力性能和/或驾驶性能带来巨大影响。因此，在该装置中，如文献中一贯记载那样，若不处于极小负载(总负载电力跨零的预定范围)的负载区域，则控制本身不成立。
[0022]这样，在专利文献4所公开的技术思想下，没有假想在升压停止期间内输出电压VH增加或者减少这样的事态。因此，系统损失无法最小化的问题本身就不会产生。
[0023]此外，在负载装置包括电动机和发电机的结构中，通过将由发电机得到的电力用于电动机的动力运行驱动来实现电力收支的维持也并非不可能。但是，负载的消耗电力不得不基于电压值以及电流值来推定，包含误差。因此，不容易在发电机和电动机之间使电力收支准确地一致，结果，若不是处于容易保证电力的推定精度的小负载区域，则这样的控制不能充分地发挥功能。另外，在大负载区域中进行了这样的控制的情况下，即使抑制了升压转换器的输出电压VH的变动，上述的系统损失也反而容易增大。
[0024]本发明是鉴于这些情况而完成的，其课题在于提供一种在执行间歇升压时可使系统损失最小化的升压转换器的控制装置。
[0025]用于解决问题的手段
[0026]为了解决上述的课题，本发明的升压转换器的控制装置，在具备直流电源、升压转换器以及电压检测单元的电力供给系统中对所述升压转换器进行控制，所述直流电源具有电源电压VB，所述升压转换器具备开关单元，通过包括所述开关单元的开关状态的切换的预定的升压控制来对所述电源电压VB进行升压，并输出到负载装置，所述电压检测单元检测所述升压转换器的输出电压VH，所述控制装置的特征在于，具备:目标值设定单元，其设定包括所述直流电源、所述升压转换器以及所述负载装置的电力供给系统的损失成为最小的所述输出电压VH的目标值；间歇控制单元，其基于所述检测到的输出电压VH，执行所述升压控制的间歇处理，以使得所述输出电压VH维持在包括执行紧邻所述间歇处理之前的所述升压控制时的所述设定的目标值的范围内；平均值算出单元，其算出所述间歇处理的执行期间的所述输出电压VH的平均值；以及目标值修正单元，其修正所述设定的目标值，以使得所述算出的平均值与所述设定的目标值的偏差减少。
[0027]升压控制意味着通过升压转换器的开关状态的控制来将电源电压VB升压到与来自负载装置侧的要求相应的输出电压VH的目标值(即，电压指令值)的控制。
[0028]在本发明的升压转换器的控制装置中，该升压转换器的输出电压VH的目标值以使得系统损失(包括直流电源、升压转换器以及负载装置的电力供给系统整体的电力损失)成为最小的方式设定。如上述现有技术中也有公开，这样的目标值的设定方法是公知的。
[0029]此外，本发明中的“最小”不意味着唯一的概念。例如，本发明中的“最小”除了严格意义上是最小的情况之外，还可包括按照某基准对系统损失的值进行分类而结果与损失最少的分类相符的情况和/或在任意地或者按照预定的基准选择或设定的多个候补值中是最小的情况等。
[0030]在升压控制始终继续执行的情况下，输出电压VH恒定地收敛于目标值。因此，在以系统损失成为最小的方式设定目标值的情况下，能够恒定地使系统损失最小。
[0031]另一方面，根据本发明的升压转换器的控制装置，执行升压控制的间歇处理(以下，适当表述为“间歇升压”)。如上所述，间歇升压是反复进行升压控制的停止和升压控制的再次开始(即，停止的解除)的处理。升压转换器的升压动作伴随有起因于开关单元的开关波动等的升压损失，但在升压控制停止的期间，该升压损失成为零。因而，通过执行间歇升压，能够降低系统损失。
[0032]此外，间歇升压中的升压控制的停止不是指在升压控制中适当产生的构成开关单元的各开关元件各自的动作的停止，而是指升压转换器的升压动作自身的停止、即关机(shutdown)。在这种升压转换器的通常的控制中，每当作为三角波的载波信号与对应于升压指令电压的占空信号一致时，开关元件的开关状态进行切换。在此，在开关单元由一个开关元件构成的情况下(例如，单臂型的升压转换器等与此相符)，在产生从接通向断开的切换的定时，开关单元可视为暂时完全停止，但这样的完全停止只不过是作为升压控制的一环而必然产生的完全停止，其含义与本发明的升压控制的停止不同。
[0033]此外，如上述现有技术文献(例如，上述专利文献4)所记载，取代间歇地执行升压控制而尽可能维持升压控制停止的状态的技术思想是以往公知的。即，在该情况下，通过修正负载装置侧的驱动条件来维持本来在自然情况下若升压转换器处于停止状态则会根据负载装置的驱动条件而自然地增减的输出电压。关于该技术思想，在使升压转换器的升压控制停止这一点上也是同样的。
[0034]但是，这样不容许输出电压VH的变动而仅在负载装置侧使收支一致的技术思想、换言之使升压控制停止和维持升压转换器的输出电压VH成为唯一的关系的技术思想是不自然且不合理的。这是因为，要想违反若负载装置处于电力再生状态则蓄积于升压转换器的电能增加、若负载装置处于动力运行状态则该电能减少这一自然的趋势而维持输出电压VH，则只能仅限于在本来就不产生输出电压VH的变动的、极度受限的负载区域中使升压控制停止，或者无视负载装置所要求的负载(例如，用于驱动可搭载电力供给系统的车辆的驱动转矩)。
[0035]与此相对，本发明的间歇升压是在容许预先设定的范围内或者按照预先设定的设定基准而根据情况分别具体设定的范围内的输出电压VH的变动的基础上进行的升压控制的间歇措施。即，本发明的升压转换器的控制装置以近年来的开关单元的开关性能(例如，开关频率)的飞跃性的提高为背景，发现了能够将升压转换器的动作状态用作控制要素这一点，树立了将升压转换器主动地用作一种电力控制装置的技术前提。因此，即使在难以在负载装置侧使收支一致的负载条件下，也能够毫无问题地停止升压控制，与上述现有技术相比，升压控制的停止频度明显变高，另外，升压控制的停止期间明显变长。因此，能够适当降低系统损失。
[0036]当执行间歇升压时，在升压控制的停止期间中，输出电压VH根据负载装置的驱动状态而自然地增加或者减少。因此，在执行间歇升压的情况下，可以说输出电压VH几乎不会恒定地收敛于目标值。因而，本发明的间歇升压以使得输出电压VH维持在包括目标值的预定范围内的方式执行。此外，应该维持输出电压VH的范围例如可包括下述(I)?(6)的范围。这些范围也可适当组合。
[0037](I)比电源电压VB靠高压侧的范围
[0038](2)比升压转换器的耐电压靠低压侧的范围
[0039](3)与目标值的偏差成为预定值以内的范围
[0040](4)相对于目标值成于预定比例以内的范围
[0041](5)与目标值相比在负载驱动时产生的损失的增加量成为预定值以内的范围
[0042](6)与目标值相比在负载驱动时产生的损失的增加量成为预定比例以内的范围
[0043]在间歇升压中，例如在升压控制中输出电压VH达到了目标值的情况下或者伴有某种程度的收敛误差而收敛的情况下，停止升压控制，例如在所检测的输出电压VH达到了该范围的边界值的情况下，再次开始升压控制。
[0044]间歇升压可以以输出电压VH的变动幅度为预定值以内为条件而得到允许。输出电压VH的变动幅度是包括在某程度的期间内的输出电压VH的举动的定量指标的概念，例如可包括下述⑴?⑶。
[0045](I)某期间内的目标值与输出电压VH的偏差的平均值
[0046](2)某期间内的目标值与输出电压VH的偏差的最大值
[0047](3)某期间内的输出电压VH的变化量的最大值
[0048]若这样设定用于允许间歇升压的开始的条件，则例如能够禁止在目标值大幅变化的情况下等的间歇升压，能够在防止升压转换器的输出电压VH大幅波动的事态等的基础上可靠地降低系统损失。
[0049]另外，在升压转换器或直流电源中流动的电流(此外，根据负载装置的驱动条件，既可取正值又可取负值)的绝对值大的情况下，与升压控制的停止相伴的输出电压VH的变化相对变快。因此，在上述范围一定的情况下，输出电压VH在比较短的时间内达到该范围的边界值，再次开始升压控制。若升压控制的停止期间这样变短，则在某些情况下，从再次开始升压控制到再次停止升压控制为止的升压损失的增加量可能会比由升压控制的停止实现的升压损失的降低量大，无法得到由间歇升压实现的系统损失降低的效果。鉴于这一点，优选设置检测在升压转换器或直流电源中流动的电流的电流检测单元，构成为在检测到的电流值为预定值以内的情况下开始间歇升压。
[0050]另外，在直流电源或负载装置的输出变化的程度大的情况下，与升压控制的停止相伴的输出电压VH的变化相对变快。因此，在上述范围一定的情况下，输出电压VH在比较短的时间内达到该范围的边界值，再次开始升压控制。若升压控制的停止期间这样变短，则在某些情况下，从再次开始升压控制到再次停止升压控制为止的升压损失的增加量可能会比由升压控制的停止实现的升压损失的降低量大，无法得到由间歇升压实现的系统损失降低的效果。鉴于这一点，优选确定直流电源或负载装置的输出变化的程度，构成为在确定出的输出变化的程度为预定值以内的情况下开始间歇升压。
[0051]另外，在升压控制的停止期间内输出电压VH增加的情况下(例如，再生时)，输出电压VH在目标值与预定范围的上限值之间变动，所以有效的输出电压VH变得比目标值高。相反，在升压控制的停止期间内输出电压VH减少的情况下(例如，动力运行时)，输出电压VH在目标值与预定范围的下限值之间变动，所以有效的输出电压VH变得比目标值低。其结果，若将用于使系统损失最小的目标值直接应用于间歇升压，则有效的输出电压VH会从该目标值偏离，会产生系统损失相对恶化这一问题。
[0052]为了解决该问题，本发明的升压转换器的控制装置构成为修正升压控制的目标值，以使得由平均值算出单元算出的输出电压VH的平均值与所设定的目标值的偏差减少。此外，“升压控制的目标值”在没有进行该修正的情况下是指所设定的目标值，在间歇升压中产生了目标值的修正的情况下是指该修正后的目标值。
[0053]即，在升压控制的停止期间内输出电压VH增加的情况下，输出电压VH的平均值变得比所设定的目标值高，所以升压控制的目标值被向减少侧修正。相反，在升压控制的停止期间内输出电压VH减少的情况下，输出电压VH的平均值变得比所设定的目标值低，所以升压控制的目标值被向增