JP7643364B2 - Control device - Google Patents
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Description
本発明は、電圧変換器の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a voltage converter.
例えば、特許文献1には、電圧変換器として、リアクトルとスイッチング素子とを有するDCDCコンバータが記載されている。このDCDCコンバータでは、スイッチング素子のスイッチング制御によりリアクトルに流れるリアクトル電流を制御して、入力電圧を出力電圧に変換する。
For example,
上記スイッチング制御では、リアクトル電流の平均値が目標値となるように、スイッチング素子のデューティ比がフィードバック制御される。リアクトル電流の平均値を算出する方法として、リアクトル電流を所定の時間間隔で検出し、電流検出値の最大値及び最小値を用いてリアクトル電流の平均値を算出する方法が考えられる。この場合、電流値を検出する時間間隔によっては、電流検出値としてリアクトル電流の最大値を取得することができない。電流検出値の最大値とリアクトル電流の最大値とが一致しない場合には、リアクトル電流の平均値の算出精度が低下することが懸念される。 In the above switching control, the duty ratio of the switching element is feedback controlled so that the average value of the reactor current becomes a target value. One possible method for calculating the average value of the reactor current is to detect the reactor current at a predetermined time interval and calculate the average value of the reactor current using the maximum and minimum values of the current detection value. In this case, depending on the time interval for detecting the current value, it may not be possible to obtain the maximum value of the reactor current as the current detection value. If the maximum value of the current detection value and the maximum value of the reactor current do not match, there is a concern that the accuracy of calculating the average value of the reactor current will decrease.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、リアクトルとスイッチング素子とを有する電圧変換器において、リアクトル電流の平均値を適切に算出できる制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a control device that can properly calculate the average value of the reactor current in a voltage converter having a reactor and a switching element.
上記課題を解決するための第1の発明は、リアクトルと、オンされることにより電源から前記リアクトルに流れるリアクトル電流を漸増させ、オフされることにより前記リアクトル電流を漸減させるスイッチング素子と、を有し、前記スイッチング素子のスイッチング制御により入力電圧を変圧して出力する電圧変換器に適用される制御装置であって、前記リアクトル電流を所定の時間間隔で取得する電流取得部と、前記電流取得部が取得した複数の電流値を、前記電流値の時間変化率に基づいて、前記リアクトル電流の増加期間に取得された電流値の集合である電流値増加グループと、前記リアクトル電流の減少期間に取得された電流値の集合である電流値減少グループとを含む複数のグループに分類する分類部と、前記グループ毎に前記電流値と前記電流値の取得タイミングとの関係を直線近似した近似直線を算出するとともに、時系列的に前後する前記電流値増加グループ及び前記電流値減少グループにおいて算出した前記近似直線の交点における電流値を前記リアクトル電流の最大値として算出し、算出した前記リアクトル電流の最大値を用いて前記リアクトル電流の平均値を算出する算出部と、を備える。 A first invention for solving the above problem is a control device applied to a voltage converter having a reactor and a switching element that, when turned on, gradually increases the reactor current flowing from a power source to the reactor and, when turned off, gradually decreases the reactor current, and that transforms and outputs an input voltage by controlling the switching of the switching element, and is equipped with a current acquisition unit that acquires the reactor current at a predetermined time interval, a classification unit that classifies the multiple current values acquired by the current acquisition unit into multiple groups including a current value increase group that is a collection of current values acquired during an increase period of the reactor current and a current value decrease group that is a collection of current values acquired during a decrease period of the reactor current based on the time rate of change of the current value, and a calculation unit that calculates an approximation line that linearly approximates the relationship between the current value and the acquisition timing of the current value for each group, calculates the current value at the intersection of the approximation line calculated in the current value increase group and the current value decrease group that are successive in a chronological order as the maximum value of the reactor current, and calculates an average value of the reactor current using the calculated maximum value of the reactor current.
リアクトルとスイッチング素子とを有する電圧変換器では、スイッチング素子のスイッチング制御により、リアクトル電流が漸増と漸減とを繰り返すように制御される。リアクトル電流の増加期間及び減少期間におけるリアクトル電流の時間変化率は互いに異なる。そのため、リアクトル電流を所定の時間間隔で取得し、取得した複数の電流値を、電流値の時間変化率に基づいて分類することで、リアクトル電流の増加期間に取得された電流値の集合である電流値増加グループと、リアクトル電流の減少期間に取得された電流値の集合である電流値減少グループとに分類することができる。この場合、電流値増加グループと電流値減少グループとは、時系列的に交互に出現する。そのため、グループ毎に電流値と電流値の取得タイミングとの関係を直線近似した近似直線を算出し、時系列的に前後する電流値増加グループ及び電流値減少グループにおいて算出された近似直線の交点における電流値をリアクトル電流の最大値として算出することができる。これにより、電流検出値としてリアクトル電流の最大値を取得できない場合でも、リアクトル電流の最大値を算出することができ、リアクトル電流の平均値を精度よく算出することができる。 In a voltage converter having a reactor and a switching element, the reactor current is controlled so that it repeats a gradual increase and decrease by switching control of the switching element. The time change rate of the reactor current during the increase period and the decrease period of the reactor current are different from each other. Therefore, by acquiring the reactor current at a predetermined time interval and classifying the acquired multiple current values based on the time change rate of the current value, it is possible to classify into a current value increase group, which is a set of current values acquired during the increase period of the reactor current, and a current value decrease group, which is a set of current values acquired during the decrease period of the reactor current. In this case, the current value increase group and the current value decrease group appear alternately in a chronological order. Therefore, an approximation line that linearly approximates the relationship between the current value and the timing of acquiring the current value for each group is calculated, and the current value at the intersection of the approximation lines calculated in the current value increase group and the current value decrease group that are successive in the chronological order can be calculated as the maximum value of the reactor current. As a result, even if the maximum value of the reactor current cannot be acquired as the current detection value, the maximum value of the reactor current can be calculated, and the average value of the reactor current can be calculated with high accuracy.
<第1実施形態>
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の制御装置は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の走行用モータを備えた車両に搭載される。
First Embodiment
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a control device according to the present invention will now be described with reference to the drawings. The control device of the present embodiment is mounted on a vehicle equipped with a traction motor, such as a hybrid vehicle or an electric vehicle.
図1に示すように、電圧変換システムは、電源10、給電対象11及び電圧変換器20を備えている。
As shown in FIG. 1, the voltage conversion system includes a
電源10は、電圧変換器20を介して、給電対象11に電力を供給する。電源10は、充放電可能な2次電池であり、例えばリチウムイオン蓄電池である。電源10の正極端子は、高電位側配線LHを介して給電対象11の高電位側端子に接続されている。電源10の負極端子は、低電位側配線LLを介して給電対象11の低電位側端子に接続されている。
The
電圧変換器20は、電源10から入力される電源電圧VBを昇圧して給電対象11に印加するDCDCコンバータである。電圧変換器20は、スイッチング素子21と、リアクトル22と、ダイオード23と、を備えている。
The
本実施形態において、スイッチング素子21は、NチャネルMOSFETである。スイッチング素子21のドレインは、高電位側配線LHに接続されており、スイッチング素子21のソースは、低電位側配線LLに接続されている。なお、スイッチング素子21には、寄生ダイオードDAが並列接続されている。寄生ダイオードDAのアノードは、スイッチング素子21のソースに接続されており、寄生ダイオードDAのカソードは、スイッチング素子21のドレインに接続されている。
In this embodiment, the
リアクトル22及びダイオード23は、高電位側配線LHに設けられている。リアクトル22は、高電位側配線LHにおいて、高電位側配線LHとスイッチング素子21のドレインとの接続点PAよりも電源10側に設けられており、ダイオード23は、高電位側配線LHにおいて、接続点PAよりも給電対象11側に設けられている。ダイオード23は、アノードが接続点PA側となり、カソードが給電対象11側となる向きで配置されている。
The
電圧変換システムは、第1電圧センサ30、電流センサ31及び第2電圧センサ32を備えている。第1電圧センサ30は、電源10の電源電圧VBを検出する。電流センサ31は、リアクトル22に流れるリアクトル電流ILを検出する。第2電圧センサ32は、給電対象11に印加される出力電圧VTを検出する。検出された電源電圧VBである入力電圧検出値Vind、検出されたリアクトル電流ILである電流検出値Iind、及び検出された出力電圧VTである出力電圧検出値Voutdは、電圧変換器20が備える制御装置40に入力される。
The voltage conversion system includes a
制御装置40は、CPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた装置である。制御装置40は、各検出値Vind,Iind,Voutdを取得し、取得した情報に基づき、各種制御を実行する。具体的には、制御装置40は、各検出値Vind,Iind,Voutdに基づいて、スイッチング素子21のゲートにゲート電圧VGを出力し、スイッチング素子21のスイッチング制御を実行する。制御装置40は、記憶部41を備えている。記憶部41は、RAM、フラッシュメモリ等のメモリ(具体的には不揮発性メモリ)にて構成されている。
The
本実施形態では、制御装置40は、リアクトル電流ILがゼロとならないようにスイッチング素子21を制御する電流連続モード制御を実行する。電流連続モード制御では、スイッチング素子21が周期的にオンオフ制御され、リアクトル電流ILは、スイッチング素子21のオンオフ制御に応じて、線形的な増減を交互に繰り返す。具体的には、リアクトル電流ILは、スイッチング素子21のオン期間に漸増し、スイッチング素子21のオフ期間に漸減する。制御装置40は、リアクトル電流ILの平均値Iavを算出し、リアクトル電流ILの平均値Iavを目標値にフィードバック制御するために、スイッチング素子21のデューティ比を制御する。デューティ比は、スイッチング素子21の1スイッチング周期TFにおけるオン時間Tonの比率(Ton/TF)である。
In this embodiment, the
ところで、リアクトル電流ILの平均値Iavを算出する方法として、電流センサ31を用いて電流検出値Iindを時間間隔TXで取得し、取得した電流検出値Iindの最大値及び最小値の中央値をリアクトル電流ILの平均値Iavとして算出する方法が考えられる。この場合、電流検出値Iindを取得する時間間隔TXによっては、電流検出値Iindとしてリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminを取得することができないことがある。また、制御装置40によっては、スペックが低いこと等に起因して電流検出値Iindとしてリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminが取得可能となるように時間間隔TXを調整することが難しいことがある。これにより、電流検出値Iindの最大値とリアクトル電流ILの最大値Imaxとが一致しない場合には、リアクトル電流ILの平均値Iav(=(Imax+Imin)/2)の算出精度が低下することが懸念される。
As a method of calculating the average value Iav of the reactor current IL, a method is considered in which the current detection value Iind is acquired at a time interval TX using the
そこで、本実施形態では、電流検出値Iindの時間変化率DIを算出し、この時間変化率DIに基づいて、電流検出値Iindを時系列的に前後する複数のグループに分類するようにした。ここで、時間変化率DIは、時系列的に前後する2つの電流検出値Iindにおける単位時間変化量である。リアクトル電流ILの増加期間及び減少期間におけるリアクトル電流ILの時間変化率は互いに異なる。このため、時間変化率DIに基づいて電流検出値Iindを分類することで、電流検出値Iindを、増加期間に取得された電流検出値Iindの集合である電流値増加グループ(以下、増加グループ)GAと、減少期間に取得された電流検出値Iindの集合である電流値減少グループ(以下、減少グループ)GBと、に分類することができる。この場合、増加グループGA及び減少グループGBは、時系列的に交互に出現する。そのため、グループ毎に電流検出値Iindと電流検出値Iindの取得タイミングとの関係を直線近似した近似直線LKを算出し、時系列的に前後するグループGA,GBにおいて算出された近似直線LKの交点における電流値をリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminとして算出することができる。これにより、電流検出値Iindとしてリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminを取得することができない場合でも、リアクトル電流ILの平均値Iavを精度よく算出することができる。 Therefore, in this embodiment, the time rate of change DI of the current detection value Iind is calculated, and the current detection value Iind is classified into a plurality of groups that are successive in a chronological order based on this time rate of change DI. Here, the time rate of change DI is the unit time change amount in two current detection values Iind that are successive in a chronological order. The time rates of change of the reactor current IL in the increase period and decrease period of the reactor current IL are different from each other. Therefore, by classifying the current detection value Iind based on the time rate of change DI, the current detection value Iind can be classified into a current value increase group (hereinafter, increase group) GA, which is a set of current detection values Iind obtained during the increase period, and a current value decrease group (hereinafter, decrease group) GB, which is a set of current detection values Iind obtained during the decrease period. In this case, the increase group GA and the decrease group GB appear alternately in a chronological order. Therefore, an approximate straight line LK is calculated for each group by linearly approximating the relationship between the current detection value Iind and the timing of obtaining the current detection value Iind, and the current values at the intersections of the approximate straight lines LK calculated for the groups GA and GB that are successive in time series can be calculated as the maximum value Imax and minimum value Imin of the reactor current IL. This makes it possible to accurately calculate the average value Iav of the reactor current IL even if the maximum value Imax and minimum value Imin of the reactor current IL cannot be obtained as the current detection value Iind.
図2に、制御装置40により実施される制御処理の手順を示す。制御処理は、例えば電圧変換器20の動作期間に繰り返し実施される。
Figure 2 shows the procedure of the control process performed by the
ステップS10では、スイッチング素子21のデューティ比を設定する。デューティ比は、リアクトル電流ILの平均値Iavの目標値に基づいて設定される。
In step S10, the duty ratio of the switching
ステップS11では、検出値Vind,Iind,Voutdを取得する。検出値Vind,Iind,Voutdは、時間間隔TXで取得される。なお、本実施形態において、ステップS11の処理が「電流取得部」に相当する。 In step S11, the detection values Vind, Iind, and Voutd are acquired. The detection values Vind, Iind, and Voutd are acquired at time intervals TX. In this embodiment, the process of step S11 corresponds to the "current acquisition unit."
ステップS12では、第1範囲HA及び第2範囲HBを算出する。ここで、第1範囲HAは、リアクトル電流ILの増加期間におけるリアクトル電流ILの時間増加率(上昇速度)の範囲であり、第1傾きKAに基づいて設定される。第1傾きKAは、リアクトル電流ILの増加期間におけるリアクトル電流ILの理論増加率であり、電源電圧VB及びリアクトル22のインダクタンス値LAを用いて下記の(式1)のように表される。
In step S12, the first range HA and the second range HB are calculated. Here, the first range HA is the range of the time increase rate (speed of increase) of the reactor current IL during the increase period of the reactor current IL, and is set based on the first slope KA. The first slope KA is the theoretical increase rate of the reactor current IL during the increase period of the reactor current IL, and is expressed as the following (Equation 1) using the power supply voltage VB and the inductance value LA of the
KA=VB/LA・・・(式1)
第1範囲HAは、第1傾きKAを中心とした幅Wの範囲(KA±W/2)である。ここで、幅Wは、リアクトル22の温度変化に伴うインダクタンス値LAの変動範囲ΔLAに基づいて設定されており、インダクタンス値LAとともに記憶部41に記憶されている。具体的には、リアクトル22には、使用可能な温度範囲ΔYAが予め設定されており、この温度範囲ΔYAに基づいて、温度範囲ΔYAの最小温度Yminに対応するインダクタンス値LAを下限値、温度範囲ΔYAの最大温度Ymaxに対応するインダクタンス値LAを上限値としたインダクタンス値LAの変動範囲ΔLAが設定される。記憶部41には、この変動範囲ΔLAに基づいて設定された幅Wが記憶されている。制御装置40は、ステップS11で取得された入力電圧検出値Vindと、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LA及び幅Wを用いて第1範囲HAを算出する。
KA=VB/LA...(Formula 1)
The first range HA is a range of width W (KA±W/2) centered on the first gradient KA. Here, the width W is set based on the fluctuation range ΔLA of the inductance value LA accompanying the temperature change of the
また、第2範囲HBは、リアクトル電流ILの減少期間におけるリアクトル電流ILの時間減少率(下降速度)の範囲であり、第2傾きKBに基づいて設定されている。第2傾きKBは、リアクトル電流ILの減少期間におけるリアクトル電流ILの理論減少率であり、電源電圧VB、出力電圧VT及びリアクトル22のインダクタンス値LAを用いて下記の(式2)のように表される。
The second range HB is the range of the time decrease rate (decrease speed) of the reactor current IL during the decrease period of the reactor current IL, and is set based on the second slope KB. The second slope KB is the theoretical decrease rate of the reactor current IL during the decrease period of the reactor current IL, and is expressed as the following (Equation 2) using the power supply voltage VB, the output voltage VT, and the inductance value LA of the
KB=-(VT-VB)/LA・・・(式2)
第2範囲HBは、第2傾きKBを中心とした幅Wの範囲(KB±W/2)である。制御装置40は、ステップS11で取得された入力電圧検出値Vind及び出力電圧検出値Voutdと、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LA及び幅Wを用いて第2範囲HBを算出する。
KB=-(VT-VB)/LA...(Formula 2)
The second range HB is a range of width W (KB±W/2) centered on the second slope KB. The
ステップS13では、ステップS11で取得した電流検出値Iindを、時間変化率DIに基づいてグループGA,GBに分類する分類処理を実行する。図3に、分類処理の手順を示す。なお、本実施形態において、ステップS13の処理が「分類部」に相当する。 In step S13, a classification process is performed to classify the current detection value Iind acquired in step S11 into groups GA and GB based on the time rate of change DI. The procedure for the classification process is shown in FIG. 3. In this embodiment, the process of step S13 corresponds to the "classification unit."
ステップS30では、ステップS11で取得した電流検出値Iindから、第1電流値IA及び第2電流値IBを選出する。第1電流値IA及び第2電流値IBは、時間変化率DIの算出に用いる電流値であり、以下の3つの条件を満たすように選出される。(1)第1電流値IA及び第2電流値IBは、時系列的に前後する、つまり時間間隔TXを隔てて取得された2つの電流検出値Iindである。(2)第1電流値IAは、第2電流値IBよりも先に取得された電流検出値Iindである。(3)第1電流値IAは、時系列的に前後する複数の電流検出値Iindのうち、最も先に取得された電流検出値Iindから順に選出される。 In step S30, a first current value IA and a second current value IB are selected from the current detection value Iind acquired in step S11. The first current value IA and the second current value IB are current values used to calculate the time change rate DI, and are selected so as to satisfy the following three conditions: (1) The first current value IA and the second current value IB are two current detection values Iind that are successive in time series, that is, acquired with a time interval TX between them. (2) The first current value IA is the current detection value Iind acquired earlier than the second current value IB. (3) The first current value IA is selected in order from the current detection value Iind that was acquired earliest among the multiple current detection values Iind that are successive in time series.
ステップS31では、ステップS30で選出した2つの電流値IA,IBの時間変化率DIを算出する。時間変化率DIは、第2電流値IBから第1電流値IAを減算した差分値ΔI及び時間間隔TXを用いて、下記の(式3)のように表される。 In step S31, the time rate of change DI of the two current values IA and IB selected in step S30 is calculated. The time rate of change DI is expressed as shown in the following (Equation 3) using the difference value ΔI obtained by subtracting the first current value IA from the second current value IB and the time interval TX.
DI=ΔI/TX・・・(式3)
ステップS32では、ステップS31で算出された時間変化率DIが第1範囲HAに含まれるか否かを判定する。ステップS32で肯定判定した場合、ステップS33において時間変化率DIの算出に用いた2つの電流値IA,IBが増加グループGAに属すると判定し、ステップS37に進む。
DI=ΔI/TX...(Formula 3)
In step S32, it is determined whether the time rate of change DI calculated in step S31 is within the first range HA. If the determination in step S32 is affirmative, it is determined in step S33 that the two current values IA and IB used in the calculation of the time rate of change DI belong to the increase group GA, and the process proceeds to step S37.
また、ステップS32で否定判定した場合、ステップS34において、ステップS31で算出された時間変化率DIが第2範囲HBに含まれるか否かを判定する。ステップS34で肯定判定した場合、ステップS35において時間変化率DIの算出に用いた2つの電流検出値Iindが減少グループGBに属すると判定し、ステップS37に進む。 If the determination in step S32 is negative, then in step S34 it is determined whether the time rate of change DI calculated in step S31 is included in the second range HB. If the determination in step S34 is positive, then in step S35 it is determined that the two current detection values Iind used to calculate the time rate of change DI belong to the decrease group GB, and the process proceeds to step S37.
一方、ステップS34で否定判定した場合、ステップS36において、時間変化率DIの算出に用いた2つの電流値IA,IBのうち、第2電流値IBが各グループGA,GBに属さないように除外する処理を行い、ステップS37に進む。ステップS34で否定判定されるのは、例えば、電流センサ31の検出値にノイズが混入すること等に起因してリアクトル電流ILの増加期間において時間変化率DIが第1範囲HAから外れた場合、又はリアクトル電流ILの減少期間において時間変化率DIが第2範囲HBから外れた場合である。除外処理により、各範囲HA,HBから外れるような第2電流値IBが平均値Iavの算出に用いられることが防止でき、平均値Iavの算出精度を高めることができる。
On the other hand, if the result of step S34 is negative, then in step S36, the process performs a process of excluding the second current value IB from each of the groups GA and GB among the two current values IA and IB used in the calculation of the time change rate DI, and proceeds to step S37. A negative determination is made in step S34, for example, when the time change rate DI falls outside the first range HA during the increase period of the reactor current IL due to noise being mixed into the detection value of the
ステップS37では、1スイッチング周期TFにおける増加グループGA又は減少グループGBへの分類が終了したか否かを判定する。例えば、スイッチング素子21がオンに切り替えられた後、スイッチング素子21がオフに切り替えられたと判定した場合に増加グループGAへの分類が終了したと判定すればよい。また、スイッチング素子21がオフに切り替えられた後、スイッチング素子21がオンに切り替えられたと判定した場合に減少グループGBへの分類が終了したと判定すればよい。ステップS37で肯定判定した場合、ステップS30に戻る。ステップS37において肯定判定される毎に、増加グループGAと減少グループGBとが交互に生成される。一方、ステップS37で肯定判定した場合、分類処理を終了する。
In step S37, it is determined whether classification into the increase group GA or the decrease group GB in one switching cycle TF has been completed. For example, it may be determined that classification into the increase group GA has been completed when it is determined that the switching
図2に戻り、ステップS14では、ステップS13で分類された各グループGA,GB毎に、各グループGA,GBに含まれる電流検出値Iindを用いて近似直線LKを算出する。近似直線LKは、例えば最小二乗法により算出される。例えば、直近で生成したグループが減少グループGBである場合、その減少グループGBに含まれる複数の電流検出値Iindを用いて算出した近似直線LKは、単調減少する直線となる。一方、直近で生成したグループが増加グループGAである場合、その増加グループGAに含まれる複数の電流検出値Iindを用いて算出した近似直線LKは、単調増加する直線となる。なお、近似直線LKを算出する場合、グループに含まれる全ての電流検出値Iindを用いてもよいし、グループに含まれる電流検出値Iindのうち、一部であって且つ複数の電流検出値Iindを用いてもよい。 Returning to FIG. 2, in step S14, for each group GA, GB classified in step S13, an approximate line LK is calculated using the current detection values Iind contained in each group GA, GB. The approximate line LK is calculated, for example, by the least squares method. For example, if the most recently generated group is the decrease group GB, the approximate line LK calculated using the multiple current detection values Iind contained in the decrease group GB is a monotonically decreasing line. On the other hand, if the most recently generated group is the increase group GA, the approximate line LK calculated using the multiple current detection values Iind contained in the increase group GA is a monotonically increasing line. Note that when calculating the approximate line LK, all the current detection values Iind contained in the group may be used, or a portion and multiple current detection values Iind of the current detection values Iind contained in the group may be used.
ステップS15では、ステップS14で算出された近似直線LKのうち、時系列的に前後するグループで算出された近似直線LKの交点における電流値をリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminとして算出する。例えば、直近で生成したグループが減少グループGBである場合、その減少グループGBに基づく近似直線LKと、その減少グループGBの直前に生成した増加グループGAに基づく近似直線LKとの交点における電流値を最大値Imaxとして算出する。一方、直近で生成したグループが増加グループGAである場合、その増加グループGAに基づく近似直線LKと、その増加グループGAの直前に生成した減少グループGBに基づく近似直線LKとの交点における電流値を最小値Iminとして算出する。 In step S15, the current value at the intersection of the approximate straight lines LK calculated in step S14 for the groups that are adjacent in time series is calculated as the maximum value Imax and minimum value Imin of the reactor current IL. For example, if the most recently generated group is the decrease group GB, the current value at the intersection of the approximate straight line LK based on the decrease group GB and the approximate straight line LK based on the increase group GA generated immediately before the decrease group GB is calculated as the maximum value Imax. On the other hand, if the most recently generated group is the increase group GA, the current value at the intersection of the approximate straight line LK based on the increase group GA and the approximate straight line LK based on the decrease group GB generated immediately before the increase group GA is calculated as the minimum value Imin.
ステップS16では、ステップS15で算出されたリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminの中央値をリアクトル電流ILの平均値Iavとして算出する。なお、本実施形態において、ステップS14~S16の処理が「算出部」に相当する。 In step S16, the median value of the maximum value Imax and the minimum value Imin of the reactor current IL calculated in step S15 is calculated as the average value Iav of the reactor current IL. Note that in this embodiment, the processes in steps S14 to S16 correspond to the "calculation unit."
ステップS17では、ステップS16で算出したリアクトル電流ILの平均値Iavに基づいて、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LAを補正する。具体的には、リアクトル電流ILの平均値Iavが増加した場合には、インダクタンス値LAを増加補正し、リアクトル電流ILの平均値Iavが減少した場合には、インダクタンス値LAを減少補正する。これにより、次回の制御処理では、リアクトル電流ILの平均値Iavに基づいて補正されたインダクタンス値LAを用いて第1範囲HA及び第2範囲HBを算出することができる。
In step S17, the inductance value LA stored in the
ステップS18では、ステップS16で算出されたリアクトル電流ILの平均値Iavを目標値にフィードバック制御するために、スイッチング素子21のデューティ比を補正する。具体的には、リアクトル電流ILの平均値Iavが目標値よりも小さい場合には、スイッチング素子21のデューティ比を増加補正し、リアクトル電流ILの平均値Iavが目標値よりも大きい場合には、スイッチング素子21のデューティ比を減少補正する。これにより、リアクトル電流ILの平均値Iavを目標値に制御することができる。なお、本実施形態において、ステップS18の処理が「制御部」に相当する。
In step S18, the duty ratio of the switching
続いて図4~図6を用いて、リアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminを算出する手順を説明する。 Next, the procedure for calculating the maximum value Imax and minimum value Imin of the reactor current IL will be explained using Figures 4 to 6.
図4に破線で示すように、リアクトル電流ILは、スイッチング素子21のオンオフ制御に応じて、線形的な増減を交互に繰り返す。本実施形態では、スイッチング素子21の寄生容量及び制御の遅延等により、リアクトル電流ILは、スイッチング素子21のオン状態への切り替えタイミングt1,t3から第1遅延時間TAが経過した後に最小値Iminとなり、スイッチング素子21のオフ状態への切り替えタイミングt2から第2遅延時間TBが経過した後に最大値Imaxとなる。そのため、スイッチング素子21のオン期間とリアクトル電流ILの増加期間とは異なっており、スイッチング素子21のオフ期間とリアクトル電流ILの減少期間とは異なっている。
As shown by the dashed line in FIG. 4, the reactor current IL alternately increases and decreases linearly in response to the on/off control of the switching
また、本実施形態では、第1遅延時間TAと第2遅延時間TBとは異なっており、第1遅延時間TAは第2遅延時間TBよりも長くなっている。そのため、スイッチング素子21のオン期間の開始のタイミングt1,t3及び終了のタイミングt2を第1遅延時間TAだけ遅らせても、スイッチング素子21のオン期間はリアクトル電流ILの増加期間とは一致せず、スイッチング素子21のオフ期間の開始のタイミングt1,t3及び終了のタイミングt2を第2遅延時間TBだけ遅らせても、スイッチング素子21のオン期間はリアクトル電流ILの減少期間とは一致しない。
In addition, in this embodiment, the first delay time TA and the second delay time TB are different, and the first delay time TA is longer than the second delay time TB. Therefore, even if the start timings t1, t3 and the end timing t2 of the on-period of the switching
次に、図5に示すように、リアクトル電流ILが時間間隔TXで検出され、電流検出値Iindが取得される。図5に示す例では、電流検出値Iindとしてリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminが取得されていない。そのため、電流検出値Iindの最大値とリアクトル電流ILの最大値Imaxとは一致せず、電流検出値Iindの最小値とリアクトル電流ILの最小値Iminとは一致しない。 Next, as shown in FIG. 5, the reactor current IL is detected at time intervals TX, and the current detection value Iind is obtained. In the example shown in FIG. 5, the maximum value Imax and minimum value Imin of the reactor current IL are not obtained as the current detection value Iind. Therefore, the maximum value of the current detection value Iind does not match the maximum value Imax of the reactor current IL, and the minimum value of the current detection value Iind does not match the minimum value Imin of the reactor current IL.
電流検出値Iindは、時間変化率DIに基づいてグループGA,GBに分類される。図5に一点鎖線で囲むように、リアクトル電流ILの増加期間に取得され且つ時系列的に連続する電流検出値Iindの集合が、増加グループGAとして分類され、リアクトル電流ILの減少期間に取得され且つ時系列的に連続する電流検出値Iindの集合が、減少グループGBとして分類される。そして、リアクトル電流ILの増減に応じて、増加グループGAと減少グループGBとが時系列的に交互に出現する。 The current detection value Iind is classified into groups GA and GB based on the time rate of change DI. As surrounded by a dashed line in FIG. 5, a set of current detection values Iind obtained during an increase period of the reactor current IL and that are continuous in time series is classified as an increase group GA, and a set of current detection values Iind obtained during a decrease period of the reactor current IL and that are continuous in time series is classified as a decrease group GB. Then, the increase group GA and the decrease group GB appear alternately in time series according to the increase or decrease of the reactor current IL.
次に、図6に直線で示すように、各グループGA,GBの近似直線LKが算出され、時系列的に前後するグループで算出された近似直線LKの交点からリアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminが算出される。具体的には、増加グループGAと該増加グループGAに続く減少グループGBとで算出された近似直線LKの交点の電流値が、最大値Imaxとして算出される。また、減少グループGBと該減少グループGBに続く増加グループGAとで算出された近似直線LKの交点の電流値が、最小値Iminとして算出される。 Next, as shown by the straight lines in FIG. 6, an approximate straight line LK is calculated for each group GA, GB, and the maximum value Imax and minimum value Imin of the reactor current IL are calculated from the intersection of the approximate straight lines LK calculated for the groups that are adjacent in time series. Specifically, the current value at the intersection of the approximate straight lines LK calculated for the increase group GA and the decrease group GB that follows the increase group GA is calculated as the maximum value Imax. In addition, the current value at the intersection of the approximate straight lines LK calculated for the decrease group GB and the increase group GA that follows the decrease group GB is calculated as the minimum value Imin.
リアクトル電流ILの最大値Imax及び最小値Iminが算出されると、リアクトル電流ILの平均値Iavが算出され、この平均値Iavに基づいて、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LA及びスイッチング素子21のデューティ比が補正される。本実施形態では、図6に示すように、第1減少グループGB1と第1減少グループGB1に続く第1増加グループGA1とで最小値Iminが算出され、第1増加グループGA1と第1増加グループGA1に続く第2減少グループGB2とで最大値Imaxが算出されると、リアクトル電流ILの平均値Iavが算出され、この平均値Iavに基づいて、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LA及びスイッチング素子21のデューティ比が補正される。そして、補正されたインダクタンス値LA及びデューティ比を用いて、第2減少グループGB2に続く第2増加グループGA2の電流検出値Iindが取得される。
When the maximum value Imax and the minimum value Imin of the reactor current IL are calculated, the average value Iav of the reactor current IL is calculated, and the inductance value LA and the duty ratio of the switching
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 The present embodiment described above provides the following advantages:
本実施形態では、第1傾きKA及び第2傾きKBを用いて、電流検出値IindをグループGA,GBに分類するようにした。リアクトル22とスイッチング素子21とを有する電圧変換器20では、リアクトル電流ILの増加期間におけるリアクトル電流ILの理論増加率が第1傾きKAとなることが知られており、リアクトル電流ILの減少期間におけるリアクトル電流ILの理論減少率が第2傾きKBとなることが知られている。そのため、第1傾きKA及び第2傾きKBを用いることで、電流検出値Iindを精度よくグループGA,GBに分類することができる。
In this embodiment, the first slope KA and the second slope KB are used to classify the current detection value Iind into groups GA and GB. In a
具体的には、第1傾きKAを用いて第1範囲HAを設定するとともに、第2傾きKBを用いて第2範囲HBを設定し、これらの範囲HA,HBを用いて、電流検出値IindをグループGA,GBに分類する。この場合に、第1範囲HA及び第2範囲HBの幅Wが、リアクトル22の温度変化に伴うインダクタンス値LAの変動範囲ΔLAに基づいて設定されるようにした。
Specifically, a first range HA is set using a first slope KA, and a second range HB is set using a second slope KB, and the current detection value Iind is classified into groups GA and GB using these ranges HA and HB. In this case, the width W of the first range HA and the second range HB is set based on the fluctuation range ΔLA of the inductance value LA associated with temperature changes in the
リアクトル22の温度は、リアクトル22の周辺温度及びリアクトル22への通電により変化し、リアクトル22の温度が変化すると、リアクトル22のインダクタンス値LAが変化する。つまり、リアクトル22の温度変化に伴いリアクトル22のインダクタンス値LAが変動し、第1傾きKA及び第2傾きKBが変動する。本実施形態では、幅Wが、リアクトル22の温度変化に伴うインダクタンス値LAの変動範囲ΔLAに基づいて設定されているため、例えばリアクトル22への通電によりリアクトル22の温度が変化し、第1傾きKA及び第2傾きKBが変動した場合でも、第1傾きKA及び第2傾きKBが、第1範囲HA及び第2範囲HBを超えて変動することが抑制される。これにより、通電に伴うリアクトル22のインダクタンス値LAの変化を考慮して、電流検出値IindをグループGA,GBに分類することができる。
The temperature of the
本実施形態では、リアクトル電流ILの平均値Iavに基づいて、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LAを補正するようにした。リアクトル22のインダクタンス値LAとリアクトル電流ILの平均値Iavとは相関し、リアクトル電流ILの平均値Iavに基づいてリアクトル22のインダクタンス値LAが変化する。そのため、リアクトル電流ILの平均値Iavに基づいて、リアクトル22のインダクタンス値LAを補正することで、補正後のインダクタンス値LAを用いて算出された第1範囲HA及び第2範囲HBを用いて、電流検出値Iindを適正にグループGA,GBに分類することができる。
In this embodiment, the inductance value LA stored in the
本実施形態では、インダクタンス値LAを補正するために、インダクタンス値LAの温度を検出する必要がない。そのため、電圧変換システムにおいて、インダクタンス値LAの温度を検出する温度センサを設ける必要がなく、システム構成を簡略化することができる。 In this embodiment, there is no need to detect the temperature of the inductance value LA in order to correct the inductance value LA. Therefore, there is no need to provide a temperature sensor in the voltage conversion system to detect the temperature of the inductance value LA, and the system configuration can be simplified.
なお、リアクトル電流ILの平均値Iavを取得する方法として、スイッチング素子21のオン期間又はオフ期間の中心タイミングにおけるリアクトル電流ILを、リアクトル電流ILの平均値Iavとして取得する方法が考えられる。しかし、本実施形態のように、スイッチング素子21の切り替えタイミングt1~t3と、リアクトル電流ILが最大値Imax又は最小値Iminとなるタイミングとの間に遅延時間TA,TBが存在している場合、スイッチング素子21のオン期間又はオフ期間の中心タイミングにおけるリアクトル電流ILが、リアクトル電流ILの平均値Iavとならない。また、本実施形態のように、第1遅延時間TAと第2遅延時間TBとは異なっている場合には、例えばスイッチング素子21のオン期間の中心タイミングを、第1遅延時間TAだけシフトさせたタイミングにおいてリアクトル電流ILを取得しても、リアクトル電流ILの平均値Iavを取得することができない。
As a method of acquiring the average value Iav of the reactor current IL, a method of acquiring the reactor current IL at the center timing of the on-period or off-period of the switching
本実施形態では、リアクトル電流ILの平均値Iavを取得する場合に、スイッチング素子21の切り替えタイミングt1~t3を利用せず、リアクトル電流ILを検出することで算出された各グループの近似直線LKを用いてリアクトル電流ILの平均値Iavを算出する。そのため、スイッチング素子21の切り替えタイミングt1~t3と、リアクトル電流ILが最大値Imax又は最小値Iminとなるタイミングとの間に遅延時間TA,TBが存在している場合でも、リアクトル電流ILの平均値Iavを精度よく算出することができる。
In this embodiment, when obtaining the average value Iav of the reactor current IL, the switching timings t1 to t3 of the switching
(第1実施形態の変形例)
制御装置40は、近似直線LKを算出する場合に、各グループGA,GBに含まれる電流検出値Iindのうち、特定電流値ITを除いた電流検出値Iindを用いて近似直線LKを算出するようにしてもよい。ここで、特定電流値ITは、図5に示すように、各グループGA,GBにおいて、スイッチング素子21の切り替えタイミングt1~t3に最も近いタイミングで取得された電流検出値Iindである。
(Modification of the first embodiment)
The
電圧変換器20では、スイッチング素子21のオンオフ状態の切り替えに伴いリアクトル電流ILの増減が切り替わるため、スイッチング素子21の切り替えタイミングt1~t3近傍では、リアクトル電流ILの増減の切り替えに伴うノイズ等によりリアクトル電流ILが不安定となりやすい。本変形例では、近似直線LKを算出する場合に、特定電流値ITを除いた電流検出値Iindを用いて近似直線LKを算出することで、スイッチング素子21の切り替えに伴うインダクタンス値LAの不安定性を抑制して、近似直線LKを適正に算出することができる。
In the
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図7~9を参照しつつ説明する。
Second Embodiment
The second embodiment will be described below with reference to FIGS. 7 to 9, focusing on the differences from the first embodiment.
図7に示すように、本実施形態では、制御装置40は、リアクトル電流ILがゼロとなるようにスイッチング素子21を制御する電流不連続モード制御を実行する点で、第1実施形態と異なる。電流連続モード制御では、スイッチング素子21の1スイッチング周期TFの中に、リアクトル電流ILがゼロとなるゼロ期間が存在し、リアクトル22に間欠的にリアクトル電流ILが流れる。この場合、リアクトル電流ILの最大値Imaxは存在するものの、リアクトル電流ILの最小値Iminが存在しない。本実施形態では、近似直線LKを用いてリアクトル電流ILの最大値Imaxを算出するとともに、ゼロ期間の開始タイミングTS及び終了タイミングTEを算出し、これらを用いてリアクトル電流ILの平均値Iavを算出する。ここで、開始タイミングTSは、リアクトル電流ILがゼロとなり、ゼロ期間が開始されるタイミングであり、終了タイミングTEは、ゼロ期間が終了し、リアクトル電流ILが流れ始めるタイミングである。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the
図8に、本実施形態における制御処理のフローチャートを示す。図8において、先の図2に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。 Figure 8 shows a flowchart of the control process in this embodiment. For convenience, the same steps in Figure 8 as those shown in Figure 2 above are given the same step numbers and will not be described.
本実施形態の制御処理では、ステップS13において、ステップS11で取得された電流検出値Iindを、電流検出値Iindの時間変化率DIに基づいて、増加グループGA、減少グループGB、及びゼログループGCに分類する分類処理を実行する。ここで、ゼログループGCは、ゼロ期間に取得された電流検出値Iindの集合である。図9に、本実施形態の分類処理の手順を示す。図9において、先の図3に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。 In the control process of this embodiment, in step S13, a classification process is performed to classify the current detection value Iind acquired in step S11 into an increase group GA, a decrease group GB, and a zero group GC based on the time rate of change DI of the current detection value Iind. Here, the zero group GC is a set of current detection values Iind acquired during a zero period. Figure 9 shows the procedure for the classification process of this embodiment. For convenience, the same steps in Figure 9 as those shown in Figure 3 above are given the same step numbers and will not be described.
本実施形態の分類処理では、ステップS34で否定判定した場合、ステップS50において、ステップS31で算出された時間変化率DIがゼロであるか否かを判定する。ステップS50で肯定判定した場合、ステップS51において時間変化率DIの算出に用いた2つの電流検出値IindがゼログループGCに属すると判定し、ステップS37に進む。一方、ステップS50で否定判定した場合、ステップS36に進む。 In the classification process of this embodiment, if a negative judgment is made in step S34, then in step S50 it is judged whether the time rate of change DI calculated in step S31 is zero. If a positive judgment is made in step S50, then it is judged in step S51 that the two current detection values Iind used to calculate the time rate of change DI belong to the zero group GC, and the process proceeds to step S37. On the other hand, if a negative judgment is made in step S50, then the process proceeds to step S36.
図8に戻り、ステップS14において近似直線LKを算出すると、ステップS40に進む。ステップS40では、ステップS14で算出された近似直線LKを用いてリアクトル電流ILの最大値Imax、開始タイミングTS及び終了タイミングTEを算出する。具体的には、減少グループGBで算出された近似直線LKの電流値がゼロとなるタイミングが、開始タイミングTSとして算出される。また、増加グループGAで算出された近似直線LKの電流値がゼロとなるタイミングが、終了タイミングTEとして算出される。 Returning to FIG. 8, once the approximate line LK is calculated in step S14, the process proceeds to step S40. In step S40, the maximum value Imax of the reactor current IL, the start timing TS, and the end timing TE are calculated using the approximate line LK calculated in step S14. Specifically, the start timing TS is calculated as the timing at which the current value of the approximate line LK calculated in the decrease group GB becomes zero. The end timing TE is calculated as the timing at which the current value of the approximate line LK calculated in the increase group GA becomes zero.
ステップS16では、ステップS40で算出されたリアクトル電流ILの最大値Imax、開始タイミングTS及び終了タイミングTEからリアクトル電流ILの平均値Iavを算出し、ステップS16に進む。リアクトル電流ILの平均値Iavは、リアクトル電流ILの最大値Imax、増加グループGAの近似直線LKを用いて算出された終了タイミングTE、該増加グループGAに続く減少グループGBの近似直線LKを用いて算出された開始タイミングTS及びスイッチング素子21の1スイッチング周期TFを用いて、下記の(式4)のように算出することができる。
In step S16, the average value Iav of the reactor current IL is calculated from the maximum value Imax of the reactor current IL calculated in step S40, the start timing TS, and the end timing TE, and the process proceeds to step S16. The average value Iav of the reactor current IL can be calculated as shown in Equation 4 below using the maximum value Imax of the reactor current IL, the end timing TE calculated using the approximation straight line LK of the increase group GA, the start timing TS calculated using the approximation straight line LK of the decrease group GB following the increase group GA, and one switching period TF of the switching
Iav=(TS-TE)×Imax/(TF×2)・・・(式4)
以上詳述した本実施形態によれば、リアクトル22に間欠的にリアクトル電流ILが流れ、リアクトル電流ILの最小値Iminが存在しない場合でも、近似直線LKを用いてリアクトル電流ILの最大値Imaxを算出するとともに、開始タイミングTS及び終了タイミングTEを算出することで、リアクトル電流ILの平均値Iavを算出することができる。
Iav=(TS-TE)×Imax/(TF×2)...(Formula 4)
According to the present embodiment described above in detail, even if the reactor current IL flows intermittently through the
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・電圧変換器20の構成は、上記実施形態に示す昇圧チョッパ回路に限らず、例えば降圧チョッパ回路、昇降圧チョッパ回路であってもよい。降圧チョッパ回路の一例を図10に示す。なお、図10に示す構成について、先の図1に示した構成に対応するものには同一の符号を付している。降圧チョッパ回路の場合、第1傾きKAは、電源電圧VB、出力電圧VT及びリアクトル22のインダクタンス値LAを用いて下記の(式5)のように表される。このため、制御装置40は、入力電圧検出値Vind及び出力電圧検出値Voutdと、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LA及び幅Wとを用いて第1範囲HAを算出する。
The configuration of the
KA=(VB-VT)/LA・・・(式5)
一方、第2傾きKBは、出力電圧VT及びリアクトル22のインダクタンス値LAを用いて下記の(式6)のように表される。このため、制御装置40は、出力電圧検出値Voutdと、記憶部41に記憶されたインダクタンス値LA及び幅Wとを用いて第2範囲HBを算出する。
KA=(VB-VT)/LA...(Formula 5)
On the other hand, the second slope KB is expressed as the following (Equation 6) using the output voltage VT and the inductance value LA of the
KB=-VT/LA・・・(式6)
・制御装置40は、算出したリアクトル電流ILの最小値Iminに基づいて、電流連続モード制御又は電流不連続モード制御のいずれが実行されているかを判定するようにしてもよい。具体的には、最小値Iminが正の値であれば、電流連続モード制御であると判定し、最小値Iminがゼロ又は負の値であれば、電流不連続モード制御であると判定してもよい。これにより、電流連続モード制御又は電流不連続モード制御のいずれが実行されているかを適正に判定し、実行されている制御に応じてリアクトル電流ILの平均値Iavを精度よく算出することができる。
KB=-VT/LA...(Formula 6)
The
・時間変化率DIに基づいて電流検出値Iindをグループに分類する方法は、第1範囲HA及び第2範囲HBを用いる方法に限らず、時間変化率DIが正か負かによって分類してもよい。この場合、例えば増加期間の最後に取得された電流検出値Iindでは、該電流検出値Iindを第2電流値IBとして算出した時間変化率DIが正となり、該電流検出値Iindを第1電流値IAとして算出した時間変化率DIが負となることが考えられる。このように、ある電流検出値Iindを用いて算出された時間変化率DIが正と負で異なる場合、該電流検出値Iindについては、いずれのグループにも属さないと判定するようにしてもよい。 - The method of classifying the current detection value Iind into groups based on the time rate of change DI is not limited to the method using the first range HA and the second range HB, and may be classified based on whether the time rate of change DI is positive or negative. In this case, for example, for the current detection value Iind acquired at the end of the increase period, the time rate of change DI calculated using the current detection value Iind as the second current value IB may be positive, and the time rate of change DI calculated using the current detection value Iind as the first current value IA may be negative. In this way, when the time rate of change DI calculated using a certain current detection value Iind is different between positive and negative, the current detection value Iind may be determined to not belong to any group.
・特定電流値ITは、上記実施形態に示すようにスイッチング素子21の切り替えタイミングt1~t3に基づいて決定する方法に限られず、増加期間と減少期間との切り替えタイミングに基づいて決定されてもよい。具体的には、遅延時間TA,TBに基づいて増加期間と減少期間との切り替えタイミングが推定される場合には、その切り替えタイミングを中心とした所定期間内に取得された電流検出値Iindを特定電流値ITとしてもよい。
The specific current value IT is not limited to being determined based on the switching timings t1 to t3 of the switching
・電源10は、例えば燃料電池であってもよい。燃料電池は、電気化学反応を利用して発電する電池である。
- The
・近似直線LKを算出する方法は、最小二乗法に限られない。電流検出値Iindと近似直線LKとの偏差を算出し、この偏差が最小となるように近似直線LKを決定する方法であればよい。 - The method for calculating the approximate line LK is not limited to the least squares method. Any method can be used as long as it calculates the deviation between the current detection value Iind and the approximate line LK and determines the approximate line LK so that this deviation is minimized.
・本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 The control device and the method thereof described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to execute one or more functions embodied in a computer program. Alternatively, the control device and the method thereof described in the present disclosure may be realized by a dedicated computer provided by configuring a processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control device and the method thereof described in the present disclosure may be realized by one or more dedicated computers configured by combining a processor and memory programmed to execute one or more functions with a processor configured with one or more hardware logic circuits. In addition, the computer program may be stored in a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.
10…電源、20…電圧変換器、21…スイッチング素子、22…リアクトル、40…制御装置。 10...power supply, 20...voltage converter, 21...switching element, 22...reactor, 40...control device.
Claims (7)
オンされることにより電源(10)から前記リアクトルに流れるリアクトル電流を漸増させ、オフされることにより前記リアクトル電流を漸減させるスイッチング素子(21)と、を有し、前記スイッチング素子のスイッチング制御により入力電圧を変圧して出力する電圧変換器(20)に適用される制御装置(40)であって、
前記リアクトル電流を所定の時間間隔で取得する電流取得部と、
前記電流取得部が取得した複数の電流値を、前記電流値の時間変化率に基づいて、前記リアクトル電流の増加期間に取得された電流値の集合である電流値増加グループと、前記リアクトル電流の減少期間に取得された電流値の集合である電流値減少グループとを含む複数のグループに分類する分類部と、
前記グループ毎に前記電流値と前記電流値の取得タイミングとの関係を直線近似した近似直線を算出するとともに、時系列的に前後する前記電流値増加グループ及び前記電流値減少グループにおいて算出した前記近似直線の交点における電流値を前記リアクトル電流の最大値として算出し、算出した前記リアクトル電流の最大値を用いて前記リアクトル電流の平均値を算出する算出部と、を備える制御装置。 A reactor (22);
A control device (40) for use in a voltage converter (20) that transforms an input voltage by controlling switching of the switching element, the control device (40) comprising: a switching element (21) that, when turned on, gradually increases a reactor current flowing from a power source (10) to the reactor and that, when turned off, gradually decreases the reactor current;
a current acquisition unit that acquires the reactor current at a predetermined time interval;
a classification unit that classifies the multiple current values acquired by the current acquisition unit into multiple groups including a current value increase group that is a set of current values acquired during an increase period of the reactor current and a current value decrease group that is a set of current values acquired during a decrease period of the reactor current based on a time rate of change of the current values;
a calculation unit that calculates an approximation line that linearly approximates the relationship between the current value and the timing of acquiring the current value for each group, calculates the current value at an intersection of the approximation lines calculated for the current value increase group and the current value decrease group that are successive in time series as a maximum value of the reactor current, and calculates an average value of the reactor current using the calculated maximum value of the reactor current.
前記リアクトル電流の増加期間における前記リアクトル電流の時間増加率である第1傾きを算出し、前記第1傾きを含む前記リアクトル電流の時間増加率の範囲である第1範囲に前記電流値の時間変化率が含まれる場合に、該時間変化率の算出に用いた前記電流値を前記増加期間に取得された前記電流値とし、前記増加期間に取得された前記電流値の集合を前記電流値増加グループとして分類し、
前記リアクトル電流の減少期間における前記リアクトル電流の時間減少率である第2傾きを算出し、前記第2傾きを含む前記リアクトル電流の時間減少率の範囲である第2範囲に前記電流値の時間変化率が含まれる場合に、該時間変化率の算出に用いた前記電流値を前記減少期間に取得された前記電流値とし、前記減少期間に取得された前記電流値の集合を前記電流値減少グループとして分類する、請求項1又は2に記載の制御装置。 The classification unit includes:
calculating a first slope which is a time rate of increase of the reactor current during an increase period of the reactor current, and when the time rate of change of the current value is included in a first range which is a range of the time rate of increase of the reactor current including the first slope, the current value used for calculating the time rate of change is set to the current value acquired during the increase period, and classifying a set of the current values acquired during the increase period as the current value increase group;
3. The control device according to claim 1, further comprising: a second slope which is a time rate of decrease of the reactor current during a period in which the reactor current decreases; and when the time rate of change of the current value is included in a second range which is a range of the time rate of decrease of the reactor current that includes the second slope, the current value used in calculating the time rate of change is the current value acquired during the decrease period; and a set of the current values acquired during the decrease period is classified as the current value decrease group.
前記第1範囲及び前記第2範囲は、前記リアクトルの温度変化に伴う前記インダクタンス値の変動範囲に基づいて設定されている、請求項3に記載の制御装置。 The classification unit calculates the first gradient and the second gradient by using an inductance value of the reactor;
The control device according to claim 3 , wherein the first range and the second range are set based on a range of fluctuation of the inductance value associated with a temperature change of the reactor.
前記制御部は、前記平均値が前記目標値よりも小さい場合には、前記デューティ比を増加させ、前記平均値が前記目標値よりも大きい場合には、前記デューティ比を減少させる、請求項1~6のいずれか一項に記載の制御装置。 a control unit that controls a duty ratio of the switching element so as to control the average value calculated by the calculation unit to a target value,
The control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit increases the duty ratio when the average value is smaller than the target value, and decreases the duty ratio when the average value is larger than the target value.
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