专利名称：转换器的控制装置以及具备它的电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及转换器的控制装置以及具备它的电动车辆，特别涉及在直流电源和电负载装置之间设置，将输出电压升压到直流电源的电压以上的转换器的控制装置以及具备它的电动车辆。
背景技术：
在包含2个开关元件和电抗器的所谓斩波型的转换器中，切换2个开关元件的开关状态的时候，为了防止2个开关元件同时为接通(ON)状态(导通状态)，一般设置2个开关元件临时都断开(OFF)的死区时间。如此，在因为此死区时间的影响，在电抗器流动的电流的方向变换的时候，存在转换器的输出电压变动的问题。对于此问题，特开2007-325435号公报(特许文献1)公开了能够抑制升压转换器的输出电压意外地变高的电源装置。此电源装置中，在升压转换器的电抗器流动的电流在死区时间时为值0、停滞的现象按照开关元件的开关周期产生时，判定为到达周期的0电流停滞状态，将升压转换器的电压指令值减小修正预定电压。如此，能够抑制升压转换器的输出电压由于死区时间的影响意外地变高的电源装置。现有技术文献特许文献特许文献1 特开2007-325435号公报特许文献2 特开2004-112904号公报特许文献3 特开2004-135465号公报特许文献4 特开平7-147775号公报特许文献5 特开平11-308871号公报
发明内容
上述公报中公开的电源装置中，基于升压转换器的下臂的电压检测值和/或电抗器电流的检测值判定是否是0电流停滞状态，因为基于此判定结果控制升压转换器，所以由于检测下臂的电压和/或电抗器电流的传感器的误差等等，存在误判定是否是0电流停滞状态的可能性，此结果是存在不能抑制电压变动的可能性。并且，上述公报上公开的方法，通过判定为到达周期的0电流停滞状态时，将升压转换器的电压指令值减小修正预定电压，由此抑制升压转换器的输出电压由于死区时间的影响意外地变高，但是，不是抑制升压转换器的输出电压的变动自身。因此，本发明的目的是提供能够抑制由于死区时间的影响带来的转换器的输出电压的变动的转换器的控制装置以及具备它的电动车辆。根据本发明，转换器的控制装置，是设置在直流电源和电负载装置之间，将输出电压升压到直流电源的电压以上的转换器的控制装置。转换器包含电抗器，第一开关元件以及第二开关元件，第一二极管以及第二二极管。电抗器，一端连接到直流电源的正极。第一开关元件，在电抗器的另一端和电负载装置之间连接。第二开关元件，在电抗器的另一端和直流电源的负极之间连接。第一二极管以及第二二极管，分别反并联连接于第一开关元件以及第二开关元件。在第一开关元件以及第二开关元件的动作中，设置用于防止第一开关元件以及第二开关元件同时成为导通状态的死区时间。控制装置包含电压控制部，电流控制部，信号生成部。电压控制部，执行用于将输出电压调整为目标电压的控制运算。电流控制部，将电压控制部的控制输出作为目标电流，执行用于将在电抗器流过的电流调整为目标电流的控制运算。信号生成部，基于电流控制部的控制输出，生成用于驱动第一开关元件以及第二开关元件的信号。优选的，电负载装置包含电动机。控制装置进一步包含电压控制周期设定部。电压控制周期设定部，基于伴随电动机的旋转产生的周期性电力变动，设定电压控制部的运算周期。进一步优选的，电压控制周期设定部，将电压控制部的运算周期设定为电力变动周期的1/4以下。优选的，电负载装置包含第一电动机。控制装置进一步包含第一变动推定部。第一变动推定部，基于第一电动机的转矩和转速，推定表示伴随第一电动机的旋转产生的周期性电力变动量的第一变动量。电流控制部，将第一变动量加上电压控制部的控制输出得到的值作为目标电流，执行控制运算。进一步优选的，电负载装置进一步包含第二电动机。控制装置进一步包含第二变动推定部。第二变动推定部，基于第二电动机的转矩和转速，推定表示伴随第二电动机的旋转产生的周期性电力变动量的第二变动量。电流控制部，将第一变动量以及第二变动量加上电压控制部的控制输出得到的值作为目标电流，执行控制运算。并且，根据本发明，电动车辆，包含直流电源；使用从直流电源供给的电力产生车辆的驱动力的驱动力产生部；设置在直流电源和驱动力产生部之间，将驱动力产生部的输入电压升压到直流电源的电压以上的、上述的转换器；以及上述任一转换器的控制装置。本转换器的控制装置中，因为设置将执行用于将输出电压调整为目标电压的控制运算的电压控制部的控制输出作为目标电流，执行用于将在电抗器流过的电流调整为目标电流的控制运算的电流控制部，所以能够抑制在转换器的电抗器流过的电流在死区时间为值0的停滞现象的发生。如此，根据本转换器的控制装置，能够抑制死区时间的影响带来的转换器的输出电压的变动。
图1是表示适用本发明的实施方式一的转换器的控制装置的电动车辆的电气系统；图2是图1所示的控制装置的，关于升压转换器的控制的部分的功能框图；图3是用于说明图2中表示的采样/保持电路的电流采样定时的图；图4是表示在电抗器流过的电流的方向变化时的电压以及电流的图；图5是表示假设设置实施方式一中没有设置电流控制的情况下电压以及电流的图；图6是表示图4的时刻tl的附近的开关元件的动作以及电流的变动的5
图7是表示图4的时刻t3的附近的开关元件的动作以及电流的变动的图；图8是表示图4的时刻t5的附近的开关元件的动作以及电流的变动的图；图9是表示图5的时刻t2的附近的开关元件的动作以及电流的变动的图；图10是表示图5的时刻t4的附近的开关元件的动作以及电流的变动的图；图11是实施方式二的控制装置的，关于升压转换器的控制的部分的功能框图；图12是用于说明由控制装置执行的电压控制的运算周期设定处理的流程图；图13是表示随着电动发电机的旋转产生的电力纹波以及实施方式三的控制效果的图；图14是表示随着电动发电机的旋转产生的电力纹波没有在直流电源被吸收的情况的图；图15是实施方式三的控制装置的，关于升压转换器的控制的部分的功能框图；图16是用于说明由控制装置执行的电流修正量的算出处理的流程图；图17是表示适用本发明的实施方式四的转换器的控制装置的电动车辆的电气系统；图18是实施方式四的控制装置的，关于升压转换器的控制的部分的功能框图；图19是表示实施方式四的控制效果的图；图20是表示没有实施电流修正的情况的图。用于实施发明的方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对于同中同一或相当部分附加同一符号，不再重复对它的说明。实施方式一图1是表示适用本发明的实施方式一的转换器的控制装置的电动车辆的电气系统。参照图1，电动车辆100，包含直流电源B，升压转换器10，变换器20，电动发电机M1， 正极线PL1，PL2，负极线NL，平滑电容C。并且，电动车辆100，进一步包含控制装置30，电压传感器52，56，电流传感器M，58，60，转角传感器62。升压转换器10，包含电抗器Li，功率半导体开关元件(以下，简单的称为“开关元件”)Q1，Q2，二极管D1，D2。电抗器Ll的一端，连接到与直流电源B的正极连接的正极线 PL1，另一端连接到开关元件Ql和开关元件Q2的中间点，也就是说，连接到开关元件Ql的发射极和开关元件Q2的集电极的连接点。开关元件Q1，Q2，在正极线PLl和连接到直流电源B的负极的负极线NL之间串联连接。然后，开关元件Ql的集电极连接到正极线PL2，开关元件Q2的发射极连接到负极线NL。在开关元件Ql，Q2的集电极-发射极之间，分别连接有使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管Dl，D2。并且，作为所述的开关元件Ql，Q2以及后述的开关元件Qll Q16，Q21 Q26，例如，能够使用IGBTansulated Gate Bipolar Transistor 绝缘栅双极性晶体管)或者功率M0S(Metal Oxide kmiconductor 金属氧化物半导体)晶体管。变换器20，包含U相臂22，V相臂24和W相臂26。U相臂22，V相臂24和W相臂沈，在正极线PL2和负极线NL之间并联连接。U相臂22，包含串联的开关元件Q11，Q12。V 相臂24，包含串联的开关元件Q13，Q14。W相臂26，包含串联的开关元件Q15，Q16。并且， 开关元件Qll Q16的集电极-发射极之间，分别连接使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管Dll D16。然后，各相臂的中间点，分别连接到电动发电机Ml的各相线圈。直流电源B，是能够再充电的蓄电装置，是例如镍氢或者锂离子等得二次电池。并且，作为直流电源B，替代二次电池，使用电双层电容，大容量的电容器，飞轮(flywheel)等也是可以的。升压转换器10，基于来自控制装置30的信号PWC，将正极线PL2以及负极线NL之间的电压(以下，也称为“系统电压”)升压到直流电源B的输出电压以上。并且，在系统电压比目标电压低的情况下，通过增大开关元件Q2的导通占空比(on duty)，能够从正极线 PLl向正极线PL2流过电流，能够提高系统电压。另一方面，在系统电压比目标电压高的情况下，通过增大开关元件Ql的导通占空比(on duty)，能够从正极线PL2向正极线PLl流过电流，能够降低系统电压。变换器20，基于来自控制装置30的信号PWI1，将来自正极线PL2以及负极线NL 供给的直流电力变换为三相交流输出到电动发电机M1，驱动电动发电机Ml。如此，驱动电动发电机Ml使得产生按照转矩指令TRl指定的转矩。并且，变换器20，在车辆制动时，基于信号PWI1，将由电动发电机Ml发电的三相交流电力变换为直流，输出到正极线PL2以及负极线NL。平滑电容C，连接到正极线PL2以及负极线NL之间。平滑电容C，降低正极线PL2 以及负极线NL的纹波。电动发电机M1，是交流电动机，例如，是包含埋设了永磁体的转子的三相交流电动机。电动发电机M1，机械的连接到未图示的驱动轮，发生用于驱动车辆的转矩。并且，电动发电机M1，在车辆制动时，从驱动轮接受车辆的运动能量发电。并且，如果此车辆100是混合动力车辆，则电动发电机M1，可以作为机械的连接到未图示的发动机，使用发动机的动力发电，并且，进行发动机的启动的部件，安装到混合动力车辆。电压传感器52，检测直流电源B的电压Vb，输出此检测值到控制装置30。电流传感器M，检测在升压转换器10的电抗器Ll流过的电流IL，输出此检测值到控制装置30。 电压传感器56，检测平滑电容C的端子间电压，也就是正极线PL2和负极线NL之间的电压 Vm，输出此检测值到控制装置30。电流传感器58，60，分别检测V相电流Ivl和W相电流 Iwl，输出此检测值到控制装置30。转角传感器62，检测电动发电机Ml的转子的转角Θ1， 输出此检测值到控制装置30。控制装置30，基于来自电压传感器52，56的电压Vb，Vm，以及来自电流传感器M 的电流IL的各检测值，生成用于驱动升压转换器10的信号，作为信号PWC向升压转换器10 输出此生成的信号。并且，控制装置30，基于来自电流传感器58，60的电流Ivl，Iwl，来自转角传感器62的转角θ 1以及电压Vm的各检测值，以及，从未图示的外部ECU接受的电动发电机Ml的转矩指令值TRl以及马达转速MRNl，生成用于驱动电动发电机Ml的信号PWI1， 向变换器20输出此生成的信号PWI1。图2是图1中所述的控制装置30的，关于升压转换器10的控制的部分的功能框图。参照图2，控制装置30，包含电压指令生成部102，减法部104，108，电压控制运算部 106，电流控制运算部110，驱动信号生成部112，载波生成部114，采样/保持(以下，也称为 “S/H”)电路 116。电压指令生成部102，生成表示作为升压转换器10的输出电压的电压Vm的目标值
7的电压指令VR。例如，电压指令生成部102，基于从电动发电机Ml的转矩指令值TRl以及马达转速MRNl算出的电动发电机Ml的功率生成电压指令VR。减法部104，从电压指令值VR减去电压Vm的检测值，向电压控制运算部106输出此运算结果。电压控制运算部106，从减法部104接受从电压指令值VR减去电压Vm的检测值的值，执行用于使电压Vm与电压指令值VR —致的控制运算(例如比例积分控制)。然后，电压控制运算部106，作为电流指令值顶输出算出的控制量。另一方面，载波生成部114，生成用于在后述的驱动信号生成部112中生成 PWM(Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制)信号，包含三角波的载波信号，向驱动信号生成部112以及S/H电路116输出此生成的载波信号。S/H电路116在从载波生成部114 接受的载波信号的波峰以及波谷的定时实施电流IL的采样。减法部108，从电压控制运算部106输出的电流指令值顶减去由S/H电路116采样/保持的电流IL的检测值，向电流控制运算部110输出此运算结果。电流控制运算部 110是，从减法部108接受从电流指令值顶减去电流IL的检测值的值，执行用于使电流IL 和电力指令值顶一致的控制运算(例如比例积分控制)。并且，电流控制运算部106的运算周期，设定得比电压控制运算部106的运算周期短。然后，电流控制运算部110，向驱动信号生成部112输出此算出的控制量作为占空比指令值d。驱动信号生成部112，将从电流控制运算部110接受的占空比指令值d，和从载波生成部114接受的载波信号比较大小，根据此比较结果，生成逻辑状态变化的信号PWC。然后，驱动信号生成部112，向升压转换器10的开关元件Ql，Q2输出此生成的信号PWC。
此控制装置30中，由电压控制运算部106执行用于使电压Vm和电压指令值VR — 致的控制运算(电压控制)。然后，将电压控制运算部106的控制输出作为电流IL的电流指令值顶，由电流控制运算部110执行用于使电流IL和电流指令值顶一致的控制运算(电流控制)。如此，在对于电压指令值VR的电压Vm的偏差发生的时候，修正电流指令值IR， 使得消除此偏差，执行电流控制使电流IL和电流指令值顶一致，所以能够抑制电抗器电流 (电流IL)在死区时间时值为0的停滞现象的发生。此结果是，抑制电压Vm的变动。并且，减法部104，电压控制运算部106，减法部108，电流控制运算部110，形成使电压Vm和电压指令值VR —致的主环路118，减法部108和电流控制运算部110，形成用于使电流IL和电流指令值顶一致的副环路120。图3是用于说明图2中表示的S/H电路116进行电流IL的采样定时的图。参照图3，S/H电路116，在从载波生成部114(图2)生成的载波信号CR的波峰以及波谷实施电流IL的采样。如此，能够采样电流IL的纹波变动的中间值，在原理上能够取得电流IL的平均值。然后，通过使用如此的电流IL的平均值，能够提高由电流控制运算部110执行的电流控制的应答性。图4是表示在电抗器Ll流过的电流IL的方向变化的时候的电压Vm以及电流IL 的图。如上所述，在电抗器Ll流过的电流IL的方向变化的时候，由于死区时间的影响升压转换器的输出电压可能变动。为了比较，图5中表示了没有设置此实施方式一中的电流控制的时候(也就是说，仅仅进行电压控制运算部106的电压控制，相当于现有技术)的电压 Vm以及电流IL。并且，此图4，5中，作为一个例子，表示了电流IL为从正(电流从直流电源B流动到电抗器Li)到负(电流从电抗器Ll流动到直流电源B)变化的时候的电压Vm以及电流IL。参照图4，5，电流IL从正到负变化的时候，由于死区时间的影响升压转换器的输出电压可能上升。仅仅由电压控制运算部106进行电压控制的情况(图5)，因为如果电压指令值VR(未图示)和电压Vm的偏差不变大一定程度，则占空比指令值d不会变化，不能抑制电压Vm的上升。关于电流IL，如后详细描述，由于死区时间的影响发生了电流IL临时的值为0的停滞现象，以此为原因电压Vm的变动发生了。另一方面，如图4所示，设置了电流控制的此实施方式一中，因为生成电流IL的电流指令值顶使得消除电压偏差，执行电流控制使电流IL与此生成的电流指令值顶一致， 所以能够抑制电流IL值为0的停滞现象的发生。因此，不会发生图5所示的电压Vm的变动。此结果是，此实施方式一中，能够小型化平滑电容C(图1)，低成本化系统。图6 图10，是用于更详细的说明图4，5所示的电流IL的变动的图。图6 图8 分别表示图4的时刻tl，t3，t5附近开关元件Ql，Q2的动作以及电流IL的变动。参照图 6，例如，时刻til中，载波信号CR变得大于占空比指令值d时，断开(OFF)上臂的开关元件 Q1。此处，不是马上导通(ON)下臂的开关元件Q2，在经过了死区时间DT的时刻tl2中，导通(ON)开关元件Q2。然后，在时刻tl3，载波信号CR变得小于占空比指令值d时，断开(OFF)开关元件 Q2。此处，不是马上导通(ON)开关元件Q1，在经过了死区时间DT的时刻tl4中，导通(ON) 开关元件Ql。并且，关于图7,8因为能够与图6同样的说明，不重复关于图7，图8的说明。另一方面，图9，图10，分别表示图5的时刻t2，t4的附近的开关元件Ql，Q2的动作以及电流IL的变动的图。参照图9，例如，时刻t21中，载波信号CR变得大于占空比指令值d时，断开(OFF)上臂的开关元件Ql。此时，如果马上导通(ON)下臂的开关元件Q2，则电流IL马上增加，在不进行电流控制的状况下，由于死区时间DT，电流IL会变为零(电流停滞)。然后，在经过死区时间DT后的时刻t22中，导通开关元件Q2，电流IL开始流过。并且，参照图10，例如，在时刻t43，载波信号CR变得小于占空比指令值d时，断开 (OFF)下臂的开关元件Q2。此时，如果马上导通(ON)上臂的开关元件Q1，则负的电流IL马上流过，在不进行电流控制的状况下，由于死区时间DT，电流IL会变为零(电流停滞)。然后，在经过死区时间DT后的时刻t44中，导通开关元件Q1，负的电流IL开始流过。如此，电流IL的方向变化的时候(电流IL的绝对值变小的时候)，由于死区时间 DT的影响，发生电流IL为值0的电流停滞，由此电压Vm变化。此处，在此实施方式一中，因为执行电流控制使电流IL与电流指令值顶一致，所以在由于死区时间的影响电流停滞发生的时候，基于电流指令值顶和电流IL的偏差，迅速的变更占空比指令值d，消除电流停滞。并且，可以在电压控制运算部106 (图2)的输出侧设置限幅器，设置电流指令值顶的上限。如此，能够防止过电流在升压转换器10流过。如上所述，此实施方式一中，因为设置将在电抗器Ll流过的电流IL控制为电流指令值顶的电流控制运算部110，所以能够抑制死区时间DT时电流IL为值0的停滞现象的发生。因此，根据此实施方式一，能够抑制由于死区时间的影响引起的电压Vm的变动。此结果是，能够小型化平滑电容C，能够实现装置的小型化，低成本化。并且，因为电压Vm稳定，能够使变换器20的电动发电机Ml的控制高应答化。进一步，因为不需要为了抑制死区时间的影响引起的电压Vm的变动而降低载波频率等的应对，没有必要担心伴随载波频率变更的噪音等。实施方式二此实施方式二中，通过使升压转换器10动作，使得在直流电源B能够吸收随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波，进一步抑制电压Vm的变动。再次参照图1，适用此实施方式二的转换器的控制装置30A的电动车辆的电气系统的全体结构，与图1所示的实施方式一相同。图11是实施方式二的控制装置30A的，关于升压转换器10的控制的部分的功能框图。参照图11，控制装置30A，在图2所示的控制装置30的结构中，进一步包含马达纹波频率计算部122，电压控制周期设定部124。马达纹波频率计算部122，基于电动发电机Ml的转矩指令值TRl以及马达转速 MRN1，算出随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波的频率fmx。例如，马达纹波频率计算部122，使用关于电动发电机Ml的转矩以及转速与随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波的频率的关系预先求出的图，基于转矩指令TRl以及马达转速MRN1，算出频率fmx。或者，公知的是电动发电机Ml的控制模式为矩形波控制模式的时候，电气6次成分(电动发电机Ml的交流频率的第6次成分)的电力纹波发生，如果控制模式为矩形波控制模式，则也可以将根据下式算出的电动发电机Ml的电气6次成分作为频率fmx。fmx = (MRNlXp/60) X 6(1)此处，ρ是马达极对数。电压控制周期设定部124，基于由马达纹波频率计算部122算出的频率fmx，设定由电压控制运算部106执行的电压控制的周期Tvcont。具体的，电压控制周期设定部124， 如下式所示，设定电压控制的周期Tvcont为对应频率fmx的周期(Ι/fmx)的1/4以下。Tvcont 彡 1/4 (1/fmx)(2)此处，设定电压控制的周期Tvcont为对应频率fmx的周期(Ι/fmx)的1/4以下， 是为了可靠的检测以频率fmx发生的纹波。也就是，例如，在电压控制的周期Tvcont为周期(Ι/fmx)的1/2时，存在不能检测以频率fmx发生的纹波的可能性。并且，考虑到执行电压控制的控制运算的控制装置30A的负荷，设定周期Tvcont为l/fmx/4是理想的。然后，向电压控制运算部106输出由电压控制周期设定部IM设定的周期Tvcont， 电压控制运算部106以周期Tvcont执行控制运算。图12是用于说明由控制装置30A执行的电压控制的运算周期设定处理的流程图。 并且，此流程中表示的处理，每隔一定的时间或者在每次预定的条件成立时，从主流程调用执行。参照图12，控制装置30A，输入电动发电机Ml的转矩指令值TRl以及马达转速 MRNl (步骤S10)。接着，控制装置30A，使用预先求出的图的等，基于转矩指令值TRl以及马达转速MRNl算出随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波的频率fmx(步骤S20)。接着，控制装置30A，使用上述的式( ，在基于步骤S20中算出的频率fmx设定电压控制的周期Tvcont (步骤S30)。例如，控制装置30A，设定周期Tvcont为l/fmx/4。然后，控制装置30A，以设定的周期Tvcont执行升压转换器10的电压控制。图13是表示随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波以及实施方式三的控制效果的图。并且，用于比较，图14是表示随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波没有在直流电源B被吸收的情况的图。参照图13，电力Rn，是电动发电机Ml的电力，纹波随着电动发电机Ml的旋转发生。此实施方式二中，对应于电力Rn的纹波，升压转换器10的电压控制动作，通过直流电源B吸收电力Rn的纹波(直流电源B的电力1 与电力Rn的纹波同步地变动)。如此，抑制设置在升压转换器10的输出侧的平滑电容C的电力Pc的变动以及电压Vm的变动。另一方面，参照图14，随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波没有在直流电源 B被吸收时，电力Rn的纹波就直接的表现到平滑电容C的电力Pc，此结果是，电压Vm变动大。并且，上述中，虽然以平滑电容C的容量为现有水平为前提，能够抑制电压Vm的变动，但是，在能够容许电压Vm的变动到现有水平的情况下，能够减低平滑电容C的容量。如上所述，此实施方式二中，因为设定电压控制的运算周期，使得根据电力Rn的纹波使升压转换器10的电压控制动作，所以能够在直流电源B吸收电力Rn的纹波。如此， 根据此实施方式二，能够进一步抑制电压Vm的变动。此结果是，能够小型化平滑电容C，能够实现装置的小型化，低成本化。并且，因为降低了平滑电容C的充放电电流，也降低了平滑电容C的发热。实施方式三此实施方式三中，通过推定随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波，根据此推定的电力纹波改变升压转换器10的电流，抑制电压Vm的变动。再次参照图1，适用此实施方式三的转换器的控制装置30B的电动车辆的电气系统的全体结构，与图1所示的实施方式一相同。图15是实施方式三的控制装置30B的，关于升压转换器10的控制的部分的功能框图。参照图15，控制装置30B，在图2所示的控制装置30的结构中，进一步包含马达电力纹波推定部126，电流修正量算出部128，代替减法部108，包含运算部108A。马达电力纹波推定部126，基于电动发电机Ml的转矩指令值TRl以及马达转速 MRNl，推定随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波的振幅以及相位。例如，马达电力纹波推定部126，使用关于电动发电机Ml的转矩以及转速和随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波的6次成分的振幅和相位的关系预先求出的图，基于转矩指令值TRl以及马达转速MRN1，推定电力纹波的6次成分的振幅Pmxl以及相位α 1。电流修正量算出部128，基于由马达电力纹波推定部126推定的电力纹波的振幅 Pmxl以及相位α 1以及来自转角传感器62的转角θ 1的检测值，基于下式算出相当于电力纹波的电流修正量Imxl。Imxl = {Pmxl X sin (6 X θ l+α 1)}/Vm(3)然后，运算部108A，对由电压控制运算部106输出的电流指令值顶加上电流修正量Imxl，进一步减去由S/H电路116采样/保持的电流IL的检测值，向电力控制运算部110 输出此运算结果。
图16是用于说明由控制装置30B执行的电流修正量的算出处理的流程图。并且， 此流程中表示的处理，每隔一定的时间或者在每次预定的条件成立时，从主流程调用执行。参照图16，控制装置30B，输入电动发电机Ml的转矩指令值TRl以及马达转速 MRNl (步骤S110)。接着，控制装置30B，使用预先求出的图，基于转矩指令值TRl以及马达转速MRNl推定伴随电动发电机Ml的旋转产生的电力纹波的6次成分的振幅Pmxl以及相位α 1 (步骤S120)。接着，控制装置30Β，使用上述的式(3)，基于在步骤S120中推定的振幅Pmxl以及相位α 1算出电流修正量Imxl (步骤S130)。并且，上述过程中，因为电气6次成分的纹波大，作为一个例子，推定随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波的6次成分，基于此推定值进行电流修正，但是，也可以根据电力纹波的发生状况推定其它的次数成分，基于此推定值进行电流修正。如上所述，此实施方式三中，因为推定随着电动发电机Ml的旋转发生的电力纹波，根据此推定的电力纹波修正电流控制的指令值，所以在直流电源B中吸收电力纹波。如此，根据实施方式三得到和实施方式二同样的效果。进一步，根据此实施方式三，因为没有必要变更或者加速电压控制的运算周期，所以能够抑制控制装置30Β的处理负荷。实施方式四此实施方式四表示在实施方式三中适用2个马达系统的情况的实施例。图17是表示适用实施方式四的转换器的控制装置的电动车辆的电气系统。参照图17，电动车辆100Α，在如图1所示的电动车辆100的结构中，进一步包含，变换器31，电动发电机机Μ2，电流传感器64，66，转角传感器68，代替控制装置30包含控制装置30C。变换器31，包含U相臂32，V相臂34和W相臂36。U相臂32，V相臂34和W相臂 36，在正极线PL2和负极线NL之间并联。U相臂32，包含串联的开关元件Q21，Q22。V相臂 ；34，包含串联的开关元件Q23，Q24。W相臂36，包含串联的开关元件Q25，Q26。并且，开关元件Q21 (^6的集电极-发射极之间，分别连接使电流从发射极侧流向集电极侧的二极管 D21 D26。然后，各相臂的中间点，分别连接到电动发电机M2的各相线圈。变换器31，基于来自控制装置30C的信号PWI2，将来自正极线PL2以及负极线NL 供给的直流电力变换为三相交流输出到电动发电机M2，驱动电动发电机M2。如此，驱动电动发电机M2使得发生按照转矩指令值TR2指定的转矩。电动发电机M2，也和电动发电机Ml同样地是交流电动机，例如，包含埋设了永磁体的转子的三相交流电动机。电流传感器64，66，分别检测V相电流Iv2，W相电流Iw2，输出此检测值到控制装置30C。转角传感器68，检测电动发电机M2的转角θ 2，输出此检测值到控制装置30C。控制装置30C，生成用于驱动升压转换器10的信号PWC以及用于驱动电动发电机 Ml的信号PWI1之外，基于来自电流传感器64，66的电流Iv2，Iw2，来自转角传感器68的转角θ 2以及电压Vm的各检测值，以及，从未图示的外部ECU接受的电动发电机Μ2的转矩指令TR2以及马达转速MRN2，生成用于驱动电动发电机M2的信号PWI2，向变换器31输出此生成的信号PWI2。图18是实施方式四的控制装置30C的，关于升压转换器的控制的部分的功能框
12图。参照图18，控制装置30C，在图15所示的控制装置30B的结构中，进一步包含马达电力纹波推定部130，电流修正量算出部132，加法部134。马达电力纹波推定部130，基于电动发电机M2的转矩指令值TR2以及马达转速 MRN2，推定随着电动发电机M2的旋转发生的电力纹波的振幅以及相位。例如，马达电力纹波推定部130，使用关于电动发电机M2的转矩以及转速与随着电动发电机M2的旋转发生的电力纹波的6次成分的振幅和相位的关系而预先求出的图，基于转矩指令值TR2以及马达转速MRN2，推定电力纹波的6次成分的振幅Pmx2以及相位α 2。电流修正量算出部132，基于由马达电力纹波推定部130推定的电力纹波的振幅 Pmx 2以及相位α 2，以及来自转角传感器68的转角θ 2的检测值，基于下式算出与电力纹波相当的电流修正量Imx 2。Imx 2= {Pmx 2 X sin (6 X θ 2+α 2)}/Vm(4)加法部134，对由电流修正量算出部1 算出的电流修正量Imxl，加上由电流修正量算出部132算出的电流修正量Imx 2，向运算部108A输出此加法值。然后，运算部108A，对由电压控制运算部106输出的电流指令值顶加上电流修正量Imxl，Im χ 2，进一步减去由S/H电路116采样/保持的电流IL的检测值，向电力控制运算部110输出此运算结果。图19是表示实施方式四的控制效果的图。并且，此图19中，表示随着电动发电机 Ml的旋转发生的电力纹波和随着电动发电机M2的旋转发生的电力纹波正好重叠的情况。 并且，为了比较，图20中表示没有实施根据电流修正量Imxl，Imx2的电流修正的情况。参照图19，20，根据此实施方式四，通过进行根据电流修正量Imxl，lmx2的电流修正，抑制电压Vm的变动(图19)。并且，因为电动发电机Ml，M2的电力纹波干涉(正好重叠的状态)，不实施根据电流修正量Imxl，Imx2的电流修正的情况下，相关电压(图19，20中，作为一个例子，表示了电动发电机M2的u-v相间电压Vuv2)对于目标电压VI，-Vl具有偏置(图20)，根据此实施方式四，因为对应于电动发电机Ml，M2的各自的电力纹波实施了电流修正，不产生上述的电压偏置(图19)。如上所述，根据此实施方式四，能够得到与实施方式三同样的效果。进一步的，根据此实施方式四，能够抑制电动发电机Ml，M2的相互干涉。并且，上述的各实施方式中，电动车辆100，100A，可以是以电动发电机Ml或者M2 作为唯一的行驶用动力源的电动车，也可以是作为行驶用动力源进一步搭载了发动机的混合动力车辆，进一步的也可以是在直流电源B的基础上进一步搭载燃料电池的燃料电池车。并且，上述中，升压转换器10，对应于本发明中“转换器”，开关元件Q1，Q2，分别对应于本发明的“第一开关元件”以及“第二开关元件”。并且，马达电力纹波推定部126以及电流修正量算出部128，形成本发明的“第一变动推定部”，马达电力纹波推定部130以及电流修正量算出部132，形成本发明的“第二变动推定部”。并且，进一步的，变换器20以及电动发电机Ml，形成本发明的“驱动力产生部”。此处展示的实施例，所有的点均为示例，绝对不能认为是对本发明的限制。本发明的范围，不是上述的实施例中的说明，而是根据权利要求的范围展示，与权利要求的范围均等的意义以及范围内的所有变更均包含其中。符号的说明10升压转换器，20，31变换器，22，32U相臂，24，34V相臂，26，36W相臂，30，30A 30C控制装置，52，56电压传感器，54，58，60，64，66电流传感器，62，68转角传感器，100， 100A电动车辆，102电压指令生成部，104，108减法部，108A运算部，106电压控制运算部， 110电流控制运算部，112驱动信号生成部，114载波生成部，116采样/保持电路，118主环路，120副环路，122马达纹波频率算出部，124电压控制周期设定部，126，130马达电力纹波推定部，128，132电流修正量算出部，134加法部，B直流电源，PLl, PL2正极线，NL负极线， Ll 电抗器，Ql，Q2，Qll Q16，Q21 Q26 开关元件，Dl，D2，Dll D16，D21 D26 二极管， C平滑用电容，Ml，M2电动发电机。
权利要求
1.一种转换器的控制装置，是设置在直流电源(B)和电负载装置00，Ml)之间，将输出电压升压到所述直流电源的电压以上的转换器(10)的控制装置，所述转换器包含一端连接到所述直流电源的正极的电抗器(Li)；在所述电抗器的另一端和所述电负载装置之间连接的第一开关元件Oil)； 在所述电抗器的另一端和所述直流电源的负极之间连接的第二开关元件；以及分别反并联连接于所述第一开关元件以及所述第二开关元件的第一二极管以及第二二极管(D1，D2)，在所述第一开关元件以及所述第二开关元件的动作中，设置用于防止所述第一开关元件以及所述第二开关元件同时成为导通状态的死区时间， 所述控制装置包含执行用于将所述输出电压调整为目标电压的控制运算的电压控制部(106)； 将所述电压控制部的控制输出作为目标电流，执行用于将在所述电抗器流过的电流调整为所述目标电流的控制运算的电流控制部(110)；以及基于所述电流控制部的控制输出，生成用于驱动所述第一开关元件以及所述第二开关元件的信号的信号生成部(112)。
2.如权利要求1所述的转换器的控制装置，其中， 所述电负载装置包含电动机(M1)，所述控制装置进一步包含基于伴随所述电动机的旋转产生的周期性电力变动，设定所述电压控制部的运算周期的电压控制周期设定部(124)。
3.如权利要求2所述的转换器的控制装置，其中，所述电压控制周期设定部，将所述运算周期设定为所述电力变动周期的1/4以下。
4.如权利要求1所述的转换器的控制装置，其中， 所述电负载装置包含第一电动机(M1)，所述控制装置进一步包含基于所述第一电动机的转矩和转速，推定表示伴随所述第一电动机的旋转产生的周期性电力变动量的第一变动量的第一变动推定部(126，128)，所述电流控制部，将所述第一变动量加上所述电压控制部的控制输出得到的值作为所述目标电流，执行控制运算。
5.如权利要求4所述的转换器的控制装置，其中， 所述电负载装置进一步包含第二电动机(M2)，所述控制装置进一步包含基于所述第二电动机的转矩和转速，推定表示伴随所述第二电动机的旋转产生的周期性电力变动量的第二变动量的第二变动推定部(130，132)，所述电流控制部，将所述第一变动量以及所述第二变动量加上所述电压控制部的控制输出得到的值作为所述目标电流，执行控制运算。
6.一种电动车辆，包含 直流电源⑶；使用从所述直流电源供给的电力产生车辆的驱动力的驱动力产生部00，Ml)； 设置在直流电源和所述驱动力产生部之间，将所述驱动力产生部的输入电压升压到所述直流电源的电压以上的、如权利要求1记载的转换器(10)；以及如权利要求1 5中任一项记载的转换器的控制装置(30，30A 30C)。
全文摘要
电压控制运算部(106)，从减法部(104)接受从电压指令值(VR)减去电压(Vm)的检测值的值，执行用于使电压(Vm)与电压指令值(VR)一致的控制运算。电压控制运算部(106)，作为电流指令值(IR)输出算出的控制量。电流控制运算部(110)，从减法部(108)接受从电流指令值(IR)减去电流(IL)的检测值的值，执行用于使电流(IL)和电流指令值(IR)一致的控制运算。驱动信号生成部(112)，基于从电流控制运算部(110)接受的占空比指令值(d)，生成用于驱动升压转换器的信号(PWC)。
文档编号H02M7/48GK102449891SQ200980159490
公开日2012年5月9日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者冈村贤树, 野边大悟, 高松直义 申请人:丰田自动车株式会社