JP2015119618A - Ｌｄｃの入力電流情報を利用したｌｄｃ制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車でＬＤＣの変圧器を基準に１次側、即ち入力電流情報を利用して変圧器を使用するトポロジーから生じる誤差を減らし、変圧器の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器の有効通流率情報をＬＤＣ制御に利用することでＬＤＣ制御の正確性を上げるＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置及びその制御方法を実現する。
【解決手段】変圧器およびＰＷＭ制御器を含むＬＤＣ（低電圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を制御するためのＬＤＣ制御装置は、変圧器の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器の有効通流率情報を利用してＬＤＣの入力電流を算出する入力電流算出部と、入力電流算出部によって算出された入力電流に基づいて出力電流の瞬時値及び平均値を算出する出力電流算出部と、出力電流算出部によって算出された出力電流の瞬時値及び平均値に基づいて過電流保護又は容量制御のための制御信号を生成しＰＷＭ制御器に出力するＬＤＣ制御部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＤＣ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ／ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：低電圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）の入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置及びその制御方法に関するものであり、詳しくは、電気自動車でＬＤＣの変圧器を基準に１次側、即ち、入力電流情報を利用して変圧器を使用するトポロジーから生じる誤差を減らし、変圧器の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器の有効通流率情報をＬＤＣ制御に利用することでＬＤＣ制御の正確性を上げるＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置及びその制御方法に関するものである。

自動車はガソリン、ディーゼルのような化石燃料を使用し、エンジンを介して熱エネルギーを物理的な力に変換する基本原理に合わせて発展してきた。しかし、化石燃料の使用による環境問題と燃料の枯渇のような理由から他の動力源を探すことになり、ＨＥＶ（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ：ハイブリッド電気自動車）、ＰＨＥＶ（ｐｌｕｇ−ｉｎ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ：プラグイン電気自動車）、ＥＶ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ：電気自動車）のように電気エネルギーに基づく自動車が開発された。

最近では基本的な具現を超え、より高い性能と効率に基づいて製品を生産し市場を先占するために電装部品の研究開発が行われている。

主に研究開発が行われている電装部品及び周辺要素してはＯＢＣ（Ｏｎ Ｂｏａｒｄ Ｃｈａｒｇｅｒ：車載型充電器）、ＬＤＣ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ／ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：低電圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）、バッテリパック（Ｂｅｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）がある。各部品はＥＶの動力と直接的に関連する主要構成品であり、ＥＶの性能に直接的に影響を及ぼす要素である。

このうち、２００〜４５０ＶＤＣの入力電圧を供給されて１２ＶＤＣの低電圧に変換しバッテリ及びＥＶの各パートに供給する役割をするＬＤＣは、ＥＶの内部で最も重要な電装部品のうち一つである。

高い電圧変換比を要求するＬＤＣの特長によって、変圧器を使用するＤＣ／ＤＣコンバータトポロジー（Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔｅｄ ｆｕｌｌ−ｂｒｉｄｇｅ（位相シフトフルブリッジ））がよく使用される。

従来の場合、入力電圧・電流から出力電圧・電流の関係を示すのに効率という単一変数のみが適用されており、回路を構成する物理素子の特性が全て理想的であるという仮定が使用されていた。このような仮定は、他の変数が発生すると結果物の誤差が大きくなって電流制御性能に影響を及ぼす恐れがある。また、このような誤差は出力過電流保護機能やＰｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔ（パワーリミット）（Ｄｅｒａｔｉｎｇ（軽減））のように相対的に高い正確度の電流情報を要求する機能においてＬＤＣの性能を制限する可能性がある。

誤差の発生による問題点を調べると、まず低電圧高電流の出力特性を示すＬＤＣは全体効率に関する考慮のため変圧器の２次側の巻線を多く巻くことができない制限事項を有する。これは１次軸の巻線の数に比例して増加する変圧器の磁化インダクタンスＬｍの減少をもたらし、変圧器はそれ以上理想的ではなくなる。

また、入力電圧から出力電圧への伝達比である有効通流率Ｄｅｆｆが考慮されない場合、実際の電流情報に誤差が発生する。変圧器の巻線比ｎを除く際、入出力電圧の伝達割合を示す通流率は実際の構成において多用な遅延時間を有する。電圧経路で発生した通流率減少を考慮した有効通流率Ｄｅｆｆが発生することで、出力電流を導出する過程への適用が必要となる。

本発明が解決しようとする課題は、電気自動車でＬＤＣの変圧器を基準に１次側、即ち、入力電流情報を利用して変圧器を使用するトポロジーから生じる誤差を減らし、変圧器の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器の有効通流率情報をＬＤＣ制御に利用することでＬＤＣ制御の正確性を上げるＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置及びその制御方法を提供することである。

本発明が解決しようとする課題は上述した課題に制限されず、言及されていない他の課題は下記から提案される実施例の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明確に理解できるはずである。

本発明の一側面によると、変圧器、ＰＷＭ制御器を含むＬＤＣを制御するためのＬＤＣ制御装置であって、変圧器の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器の有効通流率情報を利用してＬＤＣの入力電流を算出する入力電流算出部と、入力電流算出部によって算出された入力電流に基づいて出力電流の瞬時値及び平均値を算出する出力電流算出部と、出力電流算出部によって算出された出力電流の瞬時値及び平均値に基づいて過電流保護又は容量制御のための制御信号を生成しＰＷＭ制御器に出力するＬＤＣ制御部と、を含むＬＤＣ制御装置が提供される。

ＬＤＣ制御装置は、変圧器のインダクタンスＬ、変圧器の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍを貯蔵するメモリを更に含む。

入力電流算出部は、メモリから読み込んだ変圧器のインダクタンスＬ、変圧器の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍと、ＬＤＣの入力端から測定されたＬＤＣの入力電圧、ＬＤＣの出力端から測定されたＬＤＣの出力電圧を利用してＬＤＣの入力電流を算出する。

入力電流算出部は変圧器の磁化インダクタンスＬｍの勾配を補償し、入力電流がＰＷＭ制御器から出力端に流れる有効通流率を補償してＬＤＣの入力電流を算出する。

入力電流算出部は、下記の式によってＬＤＣの入力電流を算出する。

ＬＤＣ制御部は、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆを周期的にメモリにアップデートする。

入力電流算出部、出力電流算出部及びＬＤＣ制御部はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ディジタル信号処理）チップ内に具現されてもよい。

入力電流算出部、出力電流算出部及びＬＤＣ制御部はＬＤＣ内に具現されてもよい。

入力電流算出部、出力電流算出部及びＬＤＣ制御部はＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ：プログラマブルロジックデバイス）で具現されてもよい。

本発明の他の側面によると、変圧器、ＰＷＭ制御器を含むＬＤＣを制御するためのＬＤＣ制御装置の制御方法であって、入力電流算出部によって変圧器の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器の有効通流率情報を利用して前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップと、出力電流算出部によって算出された入力電流に基づいて出力電流の瞬時値及び平均値を算出するステップと、ＬＤＣ制御部によって算出された出力電流の瞬時値及び平均値に基づいて過電流保護又は容量制御のための制御信号を生成しＰＷＭ制御器に出力するステップと、を含むＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法が提供される。

ＬＤＣ制御方法は、メモリによって変圧器のインダクタンスＬ、変圧器の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍを貯蔵するステップを更に含む。

ＬＤＣの入力電流を算出するステップは、メモリから読み込んだ変圧器のインダクタンスＬ、変圧器の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍと、ＬＤＣの入力端から測定されたＬＤＣの入力電圧、ＬＤＣの出力端から測定されたＬＤＣの出力電圧を利用してＬＤＣの入力電流を算出するステップを含む。

ＬＤＣの入力電流を算出するステップは、変圧器の磁化インダクタンスＬｍの勾配を補償し、ＰＷＭ制御器から入力電流が出力端に流れる有効通流率を補償してＬＤＣの入力電流を算出するステップを含む。

ＬＤＣの入力電流を算出するステップは、下記の式によってＬＤＣの入力電流を算出するステップを含む。

制御信号を生成してＰＷＭ制御器に出力するステップは、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆを周期的にメモリにアップデートするステップを含む。

入力電流の算出、出力電流の算出、制御信号の生成及び出力はＤＳＰチップ内で行われてもよい。

入力電流の算出、前記出力電流の算出、前記制御信号の生成及び出力はＬＤＣ内で行われてもよい。

入力電流の算出、前記出力電流の算出、前記制御信号の生成及び出力はＰＬＤで行われてもよい。

本発明によると、ＬＤＣの変圧器を基準に１次側、即ち、入力電流情報を利用して変圧器を使用するトポロジーから生じる誤差を減らし、変圧器の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器の有効通流率情報をＬＤＣ制御に利用することでＬＤＣ制御の正確性を上げる効果を提供する。

本発明の一実施例によるＬＤＣ制御装置の構成ブロック図である。 本発明の一実施例によるＬＤＣ制御装置のＬＤＣ制御方法を説明するための概念図である。 本発明の一実施例によるＬＤＣ制御装置のＬＤＣ制御方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施例を図面と共に詳しく説明する。しかし、本発明の思想が提示される実施例に制限されることはなく、また他の構成要素の追加、変更、削除などによって退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施例を容易に提案することができる。

本発明で使用される用語はなるべく現在広く使用されている一般的な用語を選択しているが、特定の場合出願人が任意で選定した用語もあり、この場合には該当する発明の説明部分にその意味を詳細に記載しているため、単純な用語の名称ではなく用語が有する意味として本発明を把握すべきであることを明白にする。

即ち、以下の説明において、単語「含む」は列挙されたものとは異なる構成要素又はステップの存在を排除しない。

図１は、本発明の一実施例によるＬＤＣ制御装置の構成ブロック図である。

図１を参照すると、ＬＤＣ制御装置１００は電源部１０、ＬＤＣ２０、バッテリ及び負荷部３０に電気的に接続される。

ＬＤＣ制御装置１００は、ＬＤＣ２０の電圧・電流情報をスイッチング周波数を基準にする瞬時値を利用してＬＤＣ制御を行う。

ＬＤＣ１０はスイッチング部１１、変圧器１２、出力フィルタ１３、ＰＷＭ制御器１４を含んで構成される。

スッチング部１１は、電源部１０から供給される電流をスイッチングして変圧器１２に伝達する。変圧器１２は、スッチング部１１を介して供給される電力に対する電圧変換を行う。例えば、変圧器１２は２００〜４５０ＶＤＣの入力電圧を供給されて１２ＶＤＣの低電圧に変換し、バッテリ及び負荷装置３０に出力する。出力フィルタ１３は、変換された出力電圧に含まれたノイズをフィルタリングして出力する。ＰＷＭ制御器１４は、ＬＤＣ制御装置１００の制御信号に応じてスイッチング制御信号をスイッチング部１１に出力して入力電流及び電圧の補正を行う。

ＬＤＣ制御装置１００は変圧器１２の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器１４の有効通流率を反映してＬＤＣ２０の入力電流情報を算出し、ＬＤＣ制御を行う。

図２は、本発明の一実施例によるＬＤＣ制御装置１００のＬＤＣ制御方法を説明するための概念図である。

図２を参照すると、ＬＤＣ２０の入力電流Ｉｇと変圧器１２の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄを互いに加算器１によって足す。この際、変圧器１２の磁化インダクタンスＬｍとＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄはＬＤＣ２０の入力電流Ｉｇ成分に対して＋成分であってもよく−成分であってもよいが、ここでは−成分である場合について説明する。加算器１の出力値にＬＤＣの入力電圧Ｖｇが乗算器２によってかけられる。乗算器２の出力値をＬＤＣの出力電圧Ｖｏで除算器３によって割る。除算器３の出力値にＬＤＣの区間別効率ｅｆｆが乗算器４によってかけられ、ＬＤＣ２０の出力電流Ｉｏが出力される。ＬＤＣ２０の出力電流Ｉｏは過電流保護（ＯＤＰ：Ｏｖｅｒ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ（過電流保護））機能５又は容量制御（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔ（パワーリミット））機能６に使用される。

ＬＤＣ制御装置１００はメモリ１１０、入力電流算出部１２０、出力電流算出部１３０、ＬＤＣ制御部１４０を含んで構成される。

ＬＤＣ制御装置１００はＤＳＰチップ内に具現されてもよい。ＬＤＣ制御装置１００はＬＤＣ２０内に具現されてもよい。ＬＤＣ制御装置１００はＰＬＤ内に具現されてもよい。

メモリ１１０は変圧器のインダクタンスＬ、変圧器の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍを貯蔵する。

入力電流算出部１２０は、変圧器の磁化インダクタンス情報ＬｍとＰＷＭ制御器の有効通流率Ｄ−ｄを利用してＬＤＣ２０の入力電流Ｉｇを算出する。

入力電流算出部１２０は、メモリ１１０から読み込んだ変圧器のインダクタンスＬ、変圧器の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍと、ＬＤＣ２０の入力端から測定されたＬＤＣ２０の入力電圧Ｖｇ、ＬＤＣ２０の出力端から測定されたＬＤＣの出力電圧Ｖｏを利用してＬＤＣ２０の入力電流Ｉｇを算出する。

入力電流算出部１２０は変圧器１２０の磁化インダクタンスＬｍの勾配を補償し、入力電流がＰＷＭ制御器１４０から出力端に流れる有効通流率を補償してＬＤＣ２０の入力電流Ｉｇを算出する。

出力電流算出部１３０は、入力電流算出部１１０によって算出された入力電流値に基づいて出力電流の瞬時値又は平均値を算出する。

ＬＤＣ制御部１４０は、出力電流算出部１２０によって算出された出力電流の瞬時値及び平均値に応じて過電流保護又は容量制御のための制御信号を生成し、ＰＷＭ制御器１４に出力する。

入力電流算出部１２０はＬＤＣ２０の入力電流を算出する。

ＬＤＣ２０の入力電力Ｐｉｎは式１のように表現され、ＬＤＣ２０の出力電流Ｉｏは式２のように表現される。

電源部１０から入力電流を基準にピーク電流モード制御が適用されたＬＤＣの入力電力情報は、瞬時値を基準に下記式３のように電流波形の勾配Ｓｎと周期Ｔｓの積で入力電流値Ｉｇを表現する。

入力電流算出部１２０はＬＤＣ２０の電流情報誤差を補償するために、前記式３にいくつかの変数を適用する。

式３の勾配ＳｎはＰＷＭ制御器１４のデューティー（Ｄｕｔｙ）変化ｄと変圧器１２の磁化インダクタンスの影響が考慮されていない場合、下記式４のように示される。

入力電流算出部１２０は、式２に基づいて変圧器１２の磁化インダクタンスＬｍによる電流情報を追加成分として反映する。

それによって、式４は式５のように示される。式５に示したように、磁化インダクタンスによる追加成分はＬＤＣ２０の効率から影響を受けない。

式５にＰＷＭ制御器１４の通流率誤差ｄによる成分を含ませると、最終的に下記式６が導出される。ここで、通流率誤差ｄはＰＷＭ制御器１４から発生する通流率誤差を示す。

入力電流算出部１２０は変圧器１２の磁化インダクタンスＬｍによる電流情報とＰＷＭ制御器１４の通流率誤差ｄの成分によって勾配ＳｎとＰＷＭ制御器１４のデューティーが調整され、入力電流値がより正確な値に近接する。

出力電流算出部１３０は、入力電流算出部１１０によって算出されたより正確な入力電流値に基づいて出力電流の瞬時値又は平均値を算出する。それによって、出力電流算出部１３０はより誤差が減少された正確な値を得られる。

ＬＤＣ制御部１４０は、出力電流算出部１２０によって算出された瞬時電流値及び平均電流値に応じて過電流保護又は容量制御のための制御信号を生成してＰＷＭ制御器１４に出力する。それによって、ＬＤＣ制御部１４０はＬＤＣ２０の電流・電圧状態をより実質的に反映するようになり、ＬＤＣ２０の出力端から感知される出力電流情報を利用して電流制限機能及び保護回路動作時点の正確性を上げることができる。

本発明によって得られる出力電流情報の正確度の上昇効果は、変圧器１２から得られる磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器１４から得られる有効通流率情報がＬＤＣ制御部１３０によるＬＤＣ制御過程で使用されることで達成される。

変圧器１２から得られる磁化インダクタンス値Ｌｍは、設計段階から予め知っている情報である。ＰＷＭ制御器１４から得られる有効通流率を決定する誤差ｄは、電流センシング回路上に存在するセンシングネットワーク構成要素の設計上で考慮される値の合計である。

ＬＤＣ制御部１４０は出力電流算出部１３０によって算出された瞬時電流値に応じてピーク電流モード制御（Ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｏｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）を使用し、出力電流を利用してＬＤＣ制御を行う。

ＬＤＣ制御部１４０は、ＬＤＣ２０の区間別効率ｅｆｆを周期的にメモリ１１０にアップデートする。

また、ＬＤＣ制御部１４０は出力電流算出部１３０によって算出された平均電流値による充電電流モード（Ｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｏｄｅ）や平均電流モード（Ａｖｅｒａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｏｄｅ）使用し、ＬＤＣ制御を行う。

図３は、本発明の一実施例によるＬＤＣ制御装置のＬＤＣ制御方法を説明するためのフローチャートである。

図３を参照すると、本発明の一実施例によるＬＤＣ制御装置のＬＤＣ制御方法はデータ貯蔵ステップＳ１０、入力電流算出ステップＳ２０、出力電流算出ステップＳ３０、ＬＤＣ制御ステップＳ４０を含む。

データ貯蔵ステップＳ１０はメモリ１１０によって行われる。データ貯蔵ステップＳ１０において、変圧器のインダクタンスＬ、変圧器の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍがメモリ１１０に貯蔵される。

入力電流算出ステップＳ２０は入力電流算出部１２０によって行われる。入力電流算出ステップＳ２０において、変圧器１２の磁化インダクタンス情報とＰＷＭ制御器１４の有効通流率情報を利用してＬＤＣ２０の入力電流を算出する。

入力電流算出ステップＳ２０において、メモリ１１０から読み込んだ変圧器のインダクタンスＬ、変圧器１２の磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御器１４の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御器の通流率誤差ｄ、ＬＤＣ２０の区間別効率ｅｆｆ、変圧器の１次側の巻線数ｎ、変圧器の２次側の巻線数ｍと、ＬＤＣ２０の入力端から測定されたＬＤＣ２０の入力電圧、ＬＤＣ２０の出力端から測定されたＬＤＣ２０の出力電圧を利用してＬＤＣの入力電流が算出される。

入力電流算出ステップＳ２０において、変圧器１２の磁化インダクタンスＬｍの勾配を補償し、入力電流がＰＷＭ制御器１４から出力端に流れる有効通流率を補償してＬＤＣ２０の入力電流が算出される。

入力電流算出ステップＳ２０において、下記の式によってＬＤＣ２０の入力電流が算出される。

出力電流算出ステップＳ３０は出力電流算出部１３０によって行われる。出力電流算出ステップＳ３０において、入力電流算出ステップＳ２０によって算出された入力電流値に基づいて出力電流の瞬時値又は平均値が算出される。

ＬＤＣ制御ステップＳ４０はＬＤＣ制御部１４０によって行われる。ＬＤＣ制御ステップＳ４０において、出力電流算出ステップＳ３０によって算出された電流の瞬時値及び平均値に基づいて過電流保護又は容量制御のための制御信号が生成されてＰＷＭ制御器に出力される。

ＬＤＣ制御ステップＳ４０において、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆを周期的にメモリ１１０にアップデートする。

入力電流の算出、出力電流の算出、制御信号の生成及び出力はＤＳＰチップ内で行われてもよい。

入力電流の算出、前記出力電流の算出、前記制御信号の生成及び出力はＬＤＣ２０内で行われてもよい。

入力電流の算出、前記出力電流の算出、前記制御信号の生成及び出力はＰＬＤで行われてもよい。

これまで本発明による具体的な実施例について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能であることはもちろんである。よって、本発明の範囲は説明された実施例に限って決められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものによって決められるべきである。

１ 加算器
１０、２０ ＬＤＣ（低電圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）
１１ スイッチング部
１２ 変圧器
１３ 出力フィルタ
１４ ＰＷＭ整流器
１００ ＬＤＣ制御装置
１１０ メモリ
１２０ 入力電流算出部
１３０ 出力電流算出部
１４０ ＬＤＣ制御部

Claims (18)

1. トランスフォーマー、ＰＷＭ制御機を含むＬＤＣ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ／ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：低電圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を制御するためのＬＤＣ制御装置であって、
   前記トランスフォーマーの磁化インダクタンス情報と前記ＰＷＭ制御機の有効通流率情報を利用して前記ＬＤＣの入力電流を算出する入力電流算出部と、
   前記入力電流算出部によって算出された入力電流に基づいて出力電流の瞬時値及び平均値を算出する出力電流算出部と、
   前記出力電流算出部によって算出された出力電流の瞬時値及び平均値に基づいて過電流保護又は容量制御のための制御信号を生成して前記ＰＷＭ制御機に出力するＬＤＣ制御部と、を含むＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
2. トランスフォーマーのインダクタンスＬ、トランスフォーマーの磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御機の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御機の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、トランスフォーマーの１次側の巻線数ｎ、トランスフォーマーの２次側の巻線数ｍを貯蔵するメモリを更に含む請求項１に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
3. 前記入力電流算出部は、前記メモリから読み込んだトランスフォーマーのインダクタンスＬ、トランスフォーマーの磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御機の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御機の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、トランスフォーマーの１次側の巻線数ｎ、トランスフォーマーの２次側の巻線数ｍと、前記ＬＤＣの入力端から測定されたＬＤＣの入力電圧、前記ＬＤＣの出力端から測定されたＬＤＣの出力電圧を利用して前記ＬＤＣの入力電流を算出する請求項２に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
4. 前記入力電流算出部は前記トランスフォーマーの磁化インダクタンスＬｍの勾配を補償し、前記ＰＷＭ制御機から入力電流が出力端に流れる有効通流率を補償して前記ＬＤＣの入力電流を算出する請求項３に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
5. 前記入力電流算出部は、下記の式によって前記ＬＤＣの入力電流を算出する請求項４に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
   

   
6. 前記ＬＤＣ制御部は、前記ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆを周期的にメモリにアップデートする請求項２に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
7. 前記入力電流算出部、前記出力電流算出部及び前記ＬＤＣ制御部はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）チップ内に具現されたＬＤＣの入力電流情報を利用する請求項１に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
8. 前記入力電流算出部、前記出力電流算出部及び前記ＬＤＣ制御部は前記ＬＤＣ内に具現されたＬＤＣの入力電流情報を利用する請求項１に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
9. 前記入力電流算出部、前記出力電流算出部及び前記ＬＤＣ制御部はＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ：プログラマブルロジックデバイス）で具現されたＬＤＣの入力電流情報を利用する請求項１に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御装置。
10. トランスフォーマー、ＰＷＭ制御機を含むＬＤＣ（Ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ＤＣ／ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：低電圧ＤＣ−ＤＣコンバータ）を制御するためのＬＤＣ制御装置の制御方法であって、
    入力電流算出部によって前記トランスフォーマーの磁化インダクタンス情報と前記ＰＷＭ制御機の有効通流率情報を利用して前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップと、
    出力電流算出部によって前記算出された入力電流に基づいて出力電流の瞬時値及び平均値を算出するステップと、
    ＬＤＣ制御部によって前記算出された出力電流の瞬時値及び平均値に基づいて過電流保護又は容量制御のための制御信号を生成して前記ＰＷＭ制御機に出力するステップと、を含むＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
11. メモリによってトランスフォーマーのインダクタンスＬ、トランスフォーマーの磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御機の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御機の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、トランスフォーマーの１次側の巻線数ｎ、トランスフォーマーの２次側の巻線数ｍを貯蔵するステップを更に含む請求項１０に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
12. 前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップは、前記メモリから読み込んだトランスフォーマーのインダクタンスＬ、トランスフォーマーの磁化インダクタンスＬｍ、ＰＷＭ制御機の通流率Ｄ、ＰＷＭ制御機の通流率誤差ｄ、ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆ、トランスフォーマーの１次側の巻線数ｎ、トランスフォーマーの２次側の巻線数ｍと、前記ＬＤＣの入力端から測定されたＬＤＣの入力電圧、前記ＬＤＣの出力端から測定されたＬＤＣの出力電圧を利用して前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップを含む請求項１１に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
13. 前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップは、前記トランスフォーマーの磁化インダクタンスＬｍの勾配を補償し、前記ＰＷＭ制御機から入力電流が出力端に流れる有効通流率を補償して前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップを含む請求項１２に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
14. 前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップは、下記の式によって前記ＬＤＣの入力電流を算出するステップを含む請求項１３に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
    

    
15. 前記制御信号を生成して前記ＰＷＭ制御機に出力するステップは、前記ＬＤＣの区間別効率ｅｆｆを周期的にメモリにアップデートするステップを含む請求項１１に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
16. 前記入力電流の算出、前記出力電流の算出、前記制御信号の生成及び出力はＤＳＰチップ内で行われる請求項１０に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
17. 前記入力電流の算出、前記出力電流の算出、前記制御信号の生成及び出力は前記ＬＤＣ内で行われる請求項１０に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。
18. 前記入力電流の算出、前記出力電流の算出、前記制御信号の生成及び出力はＰＬＤで行われる請求項１０に記載のＬＤＣの入力電流情報を利用したＬＤＣ制御方法。

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