电压转换控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于控制电压转换器(例如升压器)的电压转换控制装置这一技术领域，所述电压转换器例如对蓄电装置的输出电压进行转换。
【背景技术】
[0002]已知具备内燃机和旋转电机这两方作为行驶用动力源的混合动力车辆。除了内燃机和旋转电机以外，这样的混合动力车辆还具备蓄电装置(换言之，电源或充电电池)和对该蓄电装置的输出电压进行转换的电压转换器(例如对输出电压进行升压或降压的升压器)。当通过电压转换器对输出电压进行升压时，用相对高的电压驱动旋转电机。因此，实现旋转电机的高输出化、高效率化(也就是说，减少损耗)。
[0003]作为电压转换器，大多使用所谓的斩波型升压器(例如参照专利文献I至3)。也就是说，作为电压转换器，大多使用高电位侧的上侧开关元件和低电位侧的下侧开关元件串联连接的电压转换器。
[0004]在此，在专利文献I中提出了如下技术:为了使经由电压转换器从蓄电装置输出的电力最大化，设定占空比的下限值，所述占空比表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例(也就是说，将上侧开关元件设为接通的期间/ (将上侧开关元件设为接通的期间+将下侧开关元件设为接通的期间))。因此，根据专利文献I所公开的技术，在为了将蓄电装置的输出电压转换成期望电压而算出的占空比低于下限值的情况下，将实际所使用的占空比限制为下限值。另外，在专利文献I中也另外提出了设定占空比的上限值的技术。
[0005]除此之外，例如在专利文献2和专利文献3中公开了具备了电压转换器的混合动力车辆的其他一例。具体而言，在专利文献2中，公开了如下混合动力车辆:在使蓄电装置的输出电流从第一指令值变化成第二指令值的情况下，通过使占空比以比从与第一指令值相应的占空比向与第二指令值相应的占空比变化的方式变化得大的方式变化，使蓄电装置的输出电流变化得大。另外，在专利文献3中公开了一种根据SOC(State Of Charge:充电状态)使占空比的下限值变化的混合动力车辆。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利第3906843号
[0009]专利文献2:日本特开2008-172952号公报
[0010]专利文献3:日本特开2006-115635号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的问题
[0012]在电压转换器与旋转电机之间，配置有用于补偿经由电压转换器从蓄电装置输出的电力与旋转电机要求的电力之间的偏差的平滑电容器。近年来，为了实现这样的平滑电容器的小型化，研宄了平滑电容器的电容的降低。为了降低平滑电容器的电容，作为一个应对方法，可考虑使经由电压转换器从蓄电装置输出的电力相对于旋转电机要求的电力的响应延迟降低(也就是说，减小从蓄电装置输出的电力与旋转电机要求的电力之间的偏差)。其原因在于，从蓄电装置输出的电力相对于旋转电机要求的电力的响应延迟越降低，则平滑电容器应补偿的电力(例如，在从蓄电装置放电时平滑电容器应供给的电力和向蓄电装置充电时存储在平滑电容器中的电力)越少。
[0013]然而，当如上所述设定电压转换器的占空比的恒定的上限值和恒定的下限值时，在技术上难以使从蓄电装置输出的电力的响应延迟降低。具体而言，通过对占空比设定恒定的上限值和恒定的下限值，会妨碍蓄电装置的输出电流的高响应化。其原因在于，占空比的下限值的设定会导致下侧开关元件的接通状态的维持时间受到限制，所述下侧开关元件的接通状态的维持时间有助于增加蓄电装置的输出电流。同样地，占空比的上限值的设定会导致上侧开关元件的接通状态的维持时间受到限制，所述上侧开关元件的接通状态的维持时间有助于减小蓄电装置的输出电流。其结果，在旋转电机要求的电力与从蓄电装置输出的电力之间，会产生被预测为如果不对占空比设定上限值和下限值就不会发生的程度的大的偏差。这样的情况在正在使蓄电装置的输出电流向目标值变化的过渡期特别显著。
[0014]在本发明要解决的问题中能列举出上述问题作为一例。本发明的课题在于提供一种电压转换控制装置，能够实现蓄电装置的输出电流的高响应化。
[0015]用于解决问题的手段
[0016]<1>
[0017]为了解决上述问题，本发明的电压转换控制装置是一种控制电压转换器的控制装置，所述电压转换器能够对蓄电装置的输出电压进行转换且具备串联连接的高电位侧的上侦岍关元件和低电位侧的下侧开关元件，所述电压转换控制装置具备:算出单元，算出占空比，以使得所述蓄电装置的输出电流成为目标值且所述占空比保持在预定的容许范围内，所述占空比表示将所述上侧开关元件设为接通的期间的比例；限制缓和单元，基于从所述目标值减去所述输出电流得到的电流偏差与预定阈值之间的大小关系，缓和所述容许范围的上限值和下限值中的至少一方；以及控制单元，控制所述上侧开关元件和所述下侧开关元件，以进行与由所述算出单元算出的占空比相应的开关控制。
[0018]根据本发明的电压转换控制装置，控制电压转换器。此外，电压转换器对蓄电装置(换言之，电源或充电电池)的输出电压进行转换。更具体而言，电压转换器对蓄电装置的输出电压进行升压或降压。在本发明中，为了对蓄电装置的输出电压进行转换，电压转换器具备串联连接的上侧开关元件和下侧开关元件。上侧开关元件构成比下侧开关元件构成的电路部分中的电压高的高电位侧的电路部分。另一方面，下侧开关元件构成比上侧开关元件构成的电路部分中的电压低的低电位侧的电路部分。也就是说，电压转换器是所谓的斩波型电压转换器。
[0019]为了控制这样的电压转换器，电压转换控制装置具备算出单元、限制缓和单元以及控制单元。
[0020]算出单元算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例(也就是说，将上侧开关元件设为接通的期间/(将上侧开关元件设为接通的期间+将下侧开关元件设为接通的期间))的占空比。
[0021]此时，算出单元算出占空比，以使得蓄电装置的输出电流成为目标值(也就是说，一致或追随)。此外，例如，也可以根据使电压转换器的输出电压(也就是说，对蓄电装置的输出电压进行转换后的电压)与旋转电机等负载要求的负载电压一致的观点算出输出电流的目标值。或者，例如，也可以根据减小或消除经由电压转换器从蓄电装置输出的电力(也就是说，从电压转换器输出的电压)与旋转电机等负载要求的电力之间的偏差这样的观点来算出输出电流的目标值。其中，也可以根据其他观点来算出输出电流的目标值。
[0022]另外，算出单元算出占空比以使得占空比保持在预定的容许范围内。例如，在根据使蓄电装置的输出电流成为目标值这样的观点算出的占空比低于容许范围的下限值的情况下，算出单元使用成为容许范围的下限值以上的任意的占空比，来取代该算出的占空比。或者，例如，在根据使蓄电装置的输出电流成为目标值这样的观点算出的占空比超过容许范围的上限值的情况下，算出单元使用成为容许范围的上限值以下的任意的占空比，来取代该算出的占空比。另一方面，例如，在根据使蓄电装置的输出电流成为目标值这样的观点算出的占空比保持在容许范围内的情况下，算出单元直接使用该算出的占空比。此外，如后面详细说明的那样，也可以根据使经由电压转换器从蓄电装置输出的电力最大化这样的观点来设定占空比的容许范围。其中，占空比的容许范围也可以根据其他观点来算出。
[0023]此外，将上侧开关元件设为接通的期间的比例与将下侧开关元件设为接通的期间的比例(也就是说，将下侧开关元件设为接通的期间/(将上侧开关元件设为接通的期间+将下侧开关元件设为接通的期间))之和成为100%。因此，表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比的算出实质上也可以说是表示将下侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比的算出。因此，除了直接算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比以外，或者取代直接算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比，算出单元也可以通过算出表示将下侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比来间接算出表示将上侧开关元件设为接通的期间的比例的占空比。
[0024]限制缓和单元缓和算出单元参照的容许范围(也就是说，占空比的容许范围)的上限值和下限值中的至少一方。也就是说，限制缓和单元缓和算出单元参照的容许范围本身。此外，在此说的“缓和”典型地意味着容许范围的扩大(也就是说，放松限制的动作)。容许范围的缓和典型地通过进一步加大上限值的工作和进一步减小下限值的工作来实现。
[0025]特别是，限制缓和单元基于电流偏差与预定阈值之间的大小关系，缓和上限值和下限值中的至少一方。也就是说，在电流偏差与预定阈值之间的大小关系满足了预定条件的情况下，限制缓和单元缓和上限值和下限值中的至少一方。例如，如后面详细说明的那样，优选在输出电流与目标值大大背离(也就是说，电流偏差的绝对值比预定阈值大)的过渡期中，限制缓和单元缓和上限值和下限值中的至少一方。另一方面，优选，在电流偏差与预定阈值之间的大小关系不满足预定条件的情况下，限制缓和单元不缓和上限值和下限值中的至少一方。例如，如后面详细说明的那样，优选，在输出电流与目标值没有大大背离(也就是说，电流偏差的绝对值为预定阈值以下)的稳定期中，限制缓和单元不缓和上限值和下限值中的至少一方。这是由于，上限值和下限值中的至少一方的无限制的缓和有可能导致减弱经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化这样的技术效果。
[0026]此外，电流偏差相当于从目标值(也就是说，输出电流的目标值)减去输出电流(也就是说，实际的输出电流)得到的值。其中，从目标值减去输出电流得到的值相对于从输出电流减去目标值得到的值具有绝对值相等且符号不同这样的关系。因此，如果从差分这样的观点来看，从目标值减去输出电流得到的值能够与从输出电流减去目标值得到的值同等地进行处理。因此，限制缓和单元也可以将从目标值减去输出电流得到的值作为电流偏差的一例(所谓的直接地表示电流偏差的值)来处理。或者，限制缓和单元也可以将从输出电流减去目标值得到的值作为电流偏差的另一例子(所谓的间接地表示电流偏差的值)来处理。
[0027]在这样通过限制缓和单元缓和了上限值和下限值中的至少一方的情况下，算出单元算出占空比，以使得占空比保持在由经缓和的上限值和下限值中的至少一方规定的容许范围(也就是说，经缓和的容许范围)内。另一方面，在未通过限制缓和单元缓和上限值和下限值中的至少一方的情况下，算出单元算出占空比，以使得占空比保持在由未经缓和的上限值和下限值规定的容许范围(也就是说，默认的容许范围)内。
[0028]控制单元控制上侧开关元件和下侧开关元件，以进行与由算出单元算出的占空比相应的开关控制。也就是说，在与由算出单元算出的占空比相应的期间中，控制单元在将上侧开关元件设为接通状态的同时将下侧开关元件设为断开状态，另一方面，在其他期间中，控制单元在将上侧开关元件设为断开状态的同时将下侧开关元件设为接通状态。其结果，蓄电装置的输出电流成为目标值，并且蓄电装置的输出电压被转换成期望电压。其结果，经由电压转换器从蓄电装置输出的电力与旋转电机等负载要求的电力一致。
[0029]如以上说明的那样，在本发明中，通过限制缓和单元缓和占空比的容许范围。因此，在本发明中，实现了以下说明的技术效果。
[0030]具体而言，例如，在缓和了上限值的情况下，与不缓和上限值的情况相比，算出单元算出的占空比能够变大。由于占空比变大，所以在缓和了上限值的情况下，与不缓和上限值的情况相比，上侧开关元件接通的期间变长。由于上侧开关元件接通的期间变长，所以在缓和了上限值的情况下，与不缓和上限值的情况相比，能够迅速地减小蓄电装置的输出电流。也就是说，在缓和了上限值的情况下，与不缓和上限值的情况相比，缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流小的目标值一致为止所需要的时间。也就是说，在缓和了上限值的情况下，与不缓和上限值的情况相比，实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
[0031]同样地，例如，在缓和了下限值的情况下，与不缓和下限值的情况相比，算出单元算出的占空比能够变小。由于占空比变小，所以在缓和了下限值的情况下，与不缓和下限值的情况相比，下侧开关元件接通的期间变长。由于下侧开关元件接通的期间变长，所以在缓和了下限值的情况下，与不缓和下限值的情况相比，能够迅速地增大蓄电装置的输出电流。也就是说，在缓和了下限值的情况下，与不缓和下限值的情况相比，缩短了使蓄电装置的输出电流与比该输出电流大的目标值一致为止所需要的时间。也就是说，在缓和了下限值的情况下，与不缓和下限值的情况相比，实现了蓄电装置的输出电流的高响应化。
[0032]这样的蓄电装置的输出电流的高响应化使旋转电机等负载要求的电力与经由电压转换器从蓄电装置输出的电力之间的偏差降低。旋转电机等负载要求的电力与经由电压转换器从蓄电装置输出的电力之间的偏差降低使配置于电压转换器与负载之间的平滑电容器的电容的降低。因此，因平滑电容器的电容降低，能够进一步减小平滑电容器的尺寸。
[0033]除此之外，在本发明中，在电流偏差与预定阈值之间的大小关系满足了预定条件的情况下，选择性地进行占空比的容许范围的缓和。例如，如后面详细说明的那样，在输出电流与目标值大大背离(也就是说，电流偏差的绝对值比预定阈值大)的过渡期中，选择性地进行占空比的容许范围的缓和。一般来说，与输出电流和目标值不大大背离的稳定期相比，过渡期大多是非常短的期间。也就是说，经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化因占空比的容许范围的缓和而有可能减弱的期间在实践上非常短。因此，即使在这样的过渡期缓和了占空比的容许范围，也几乎或完全不会对电压转换器的工作产生大的影响。甚至，在本发明中，与蓄电装置的输出电流、经由电压转换器从蓄电装置输出的电力难以变动得大的稳定期相比，在蓄电装置的输出电流、经由电压转换器从蓄电装置输出的电力容易变动得大的过渡期中，使蓄电装置的输出电流的高响应化(结果，经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的高响应化)比经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化优先。也就是说，在本发明中，在准确地区分了在过渡期应重视的技术效果和在稳定期应重视的技术效果后，用与各个期间相适宜的方式控制电压转换器。因此，能够在适宜地享受通过将占空比保持在容许范围内而实现的“经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化”的同时，也适宜地享受通过缓和占空比的容许范围而实现的“输出电流的高响应化”。
[0034]此外，在上述的专利文献I至专利文献3中，均没有暂时或恒久地缓和根据实现经由电压转换器从蓄电装置输出的电力的最大化这样的观点而算出的容许范围。也就是说，在上述的专利文献I至专利文献3中，终归基于保持在根据实现经由