JP2018207585A - Dc/dc converter - Google Patents

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孝一郎 堀越
Koichiro Horikoshi
孝一郎 堀越
文洋 岡▲崎▼
Fumihiro Okazaki
文洋 岡▲崎▼
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Abstract

To avoid enlargement or increase of weight of an entire apparatus caused by adding a sulfation removal device.SOLUTION: In a get-on state of an electric vehicle, a DC/DC converter is operated in a normal mode, and a ripple voltage that is generated in a transformed AC current flowing at a secondary side by turning on/turning off primary-side semiconductor elements Q1 and Q2 is smoothed by a smoothing capacitor Co and supplied to a low-voltage battery 3. In a non-getting-on state of the electric vehicle, the DC/DC converter is operated in a sulfation removal mode. In a case where sulfation occurs in an electrode of the low-voltage battery 3, the secondary-side ripple voltage is not smoothed by the smoothing capacitor Co but is supplied to the low-voltage battery 3 as it is, and a pulsed voltage for removing the sulfation in the electrode is applied to the electrode of the low-voltage battery 3. Therefore, in a case where sulfation occurs in the low-voltage battery 3, a pulsed DC voltage to be applied to the electrode for removing the sulfation can be generated in an existent DC/DC converter 1 even without using a dedicated device.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電圧変換後の電力を鉛バッテリに供給するDCDCコンバータに関する。   The present invention relates to a DCDC converter that supplies electric power after voltage conversion to a lead battery.

交流電源からの電力供給が止まった停電時の電力供給をバッテリによりバックアップする無停電電源装置として、バッテリにおけるサルフェーションの発生を検知したときにサルフェーションを除去するサルフェーション除去装置を追加したものが知られている(例えば、特許文献1)。   Known as an uninterruptible power supply that backs up the power supply in the event of a power failure when the power supply from the AC power supply ceases with the addition of a sulfation removal device that removes sulfation when the occurrence of sulfation in the battery is detected (For example, Patent Document 1).

特開2007−236149号公報JP 2007-236149 A

上述した無停電電源装置では、サルフェーション除去装置を追加して設けることから、全体装置の大型化や重量化が避けられず、設置スペースや重量に制約がある環境での使用に適したものではない。   In the above-mentioned uninterruptible power supply, since an additional sulfation removal device is provided, the overall device cannot be increased in size and weight, and is not suitable for use in environments where installation space and weight are limited. .

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、サルフェーション除去装置の追加による全体装置の大型化や重量化を避けて、鉛バッテリに発生したサルフェーションを除去できるようにすることにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to avoid the increase in size and weight of the entire device due to the addition of the sulfation removal device, and to remove sulfation generated in the lead battery. is there.

ところで、例えば電気自動車(EV)やハイブリッド車(HEV)等の電動車両では、推進用モータの電源電圧をDCDCコンバータにより低電圧に変換し、変換後の電力により補機等の電源となる鉛バッテリを充電している。本発明者らは、電動車両のDCDCコンバータのような、電源電圧を低電圧に変換してバッテリに供給するDCDCコンバータの存在に着目し、既存のDCDCコンバータの構成を利用して、鉛バッテリに発生したサルフェーションを除去することを検討した結果、本発明をするに至った。   By the way, in an electric vehicle such as an electric vehicle (EV) or a hybrid vehicle (HEV), for example, a lead battery that converts the power supply voltage of the propulsion motor to a low voltage by a DCDC converter and becomes a power supply for an auxiliary machine or the like by the converted electric power. Is charging. The present inventors pay attention to the existence of a DCDC converter that converts a power supply voltage to a low voltage and supplies it to a battery, such as a DCDC converter of an electric vehicle, and uses a configuration of an existing DCDC converter as a lead battery. As a result of examining removal of the generated sulfation, the present invention has been achieved.

そして、上記目的を達成するため、本発明の1つの態様によるDCDCコンバータは、
電動車両の推進用モータの電源電圧を該電源電圧よりも低い鉛バッテリの低電圧に変換して前記鉛バッテリに出力する通常モードと、前記電源電圧を前記低電圧に変換する過程で発生するパルス波形電圧を前記低電圧に代えて前記鉛バッテリに出力するサルフェーション除去モードとのうち、選択したいずれか1つのモードで駆動する。
And in order to achieve the said objective, the DCDC converter by one aspect | mode of this invention is the following.
A normal mode in which a power supply voltage of a propulsion motor of an electric vehicle is converted to a low voltage of a lead battery lower than the power supply voltage and output to the lead battery, and a pulse generated in the process of converting the power supply voltage to the low voltage Driving is performed in any one mode selected from the sulfation removal mode in which the waveform voltage is output to the lead battery instead of the low voltage.

本発明によれば、サルフェーション除去モードを選択し、電源電圧を鉛バッテリの低電圧に変換する過程で発生するパルス波形電圧を鉛バッテリに出力することで、既存の構成を利用し全体装置の大型化や重量化を避けて、鉛バッテリに発生したサルフェーションを除去することができる。   According to the present invention, the sulfation removal mode is selected, and the pulse waveform voltage generated in the process of converting the power supply voltage to the low voltage of the lead battery is output to the lead battery. The sulfation generated in the lead battery can be removed while avoiding the increase in weight and weight.

本発明の一実施形態に係るDCDCコンバータが用いられる電動車両の低電圧のバッテリと低電圧の供給対象との接続関係の要部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part of the connection relation of the low voltage battery of an electric vehicle and the low voltage supply object in which the DCDC converter which concerns on one Embodiment of this invention is used. 図1のDCDCコンバータの一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the DCDC converter of FIG. 鉛バッテリで発生したサルフェーションを除去するためのパルス電圧の一般的な波形を示すもので、(a)は鉛バッテリに印加されるパルス電圧の波形を示す説明図、(b)は(a)のパルス電圧の印加により鉛バッテリの電極に現れる電圧変化の波形を示す説明図である。The general waveform of the pulse voltage for removing the sulfation which generate | occur | produced with the lead battery is shown, (a) is explanatory drawing which shows the waveform of the pulse voltage applied to a lead battery, (b) is (a) It is explanatory drawing which shows the waveform of the voltage change which appears in the electrode of a lead battery by application of a pulse voltage. 図1のDCDCコンバータが通常モードで動作する際の各部に現れる電圧の波形を示すもので、(a)は一次側の2つのスイッチ素子の両電極端子間に現れる電圧の波形を示す説明図、(b)は二次側から出力される変換後の電圧の波形を示す説明図である。FIG. 1 shows waveforms of voltages appearing at various parts when the DCDC converter of FIG. 1 operates in a normal mode, (a) is an explanatory diagram showing waveforms of voltages appearing between both electrode terminals of two switch elements on the primary side; (B) is explanatory drawing which shows the waveform of the voltage after the conversion output from a secondary side. 図1のDCDCコンバータがサルフェーション除去モードで動作する際の各部に現れる電圧の波形を示すもので、(a)は一次側の2つのスイッチ素子の両電極端子間に現れる電圧の波形を示す説明図、(b)は二次側から出力される変換後の電圧の波形を示す説明図である。FIG. 1 shows waveforms of voltages appearing at various parts when the DCDC converter of FIG. 1 operates in the sulfation removal mode, and (a) is an explanatory diagram showing waveforms of voltages appearing between both electrode terminals of two switch elements on the primary side. (B) is explanatory drawing which shows the waveform of the voltage after conversion output from a secondary side. 図1のコントローラにより実行されるサルフェーション検出シーケンスの手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of the sulfation detection sequence performed by the controller of FIG.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係るDCDCコンバータが用いられる電動車両の低電圧のバッテリと低電圧の供給対象との接続関係の要部を示す説明図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a main part of a connection relationship between a low-voltage battery and a low-voltage supply target of an electric vehicle in which a DCDC converter according to an embodiment of the present invention is used.

図1に示す本実施形態のDCDCコンバータ1は、高電圧バッテリVinから供給される高電圧(請求項中の電源電圧に相当、本実施形態では400V)の直流電力をトランスTで低電圧(本実施形態では12V)の直流電力に電圧変換して、低電圧バッテリ3(請求項中の鉛バッテリに相当)に供給する。低電圧バッテリ3は、補機電源ライン7を介して低電圧負荷5(請求項中の補機に相当)に、低電圧の直流電力を供給する。   The DCDC converter 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 uses a transformer T to convert a DC voltage of a high voltage (corresponding to the power supply voltage in the claims, 400 V in the present embodiment) supplied from the high voltage battery Vin by a transformer T. In the embodiment, the voltage is converted into DC power of 12 V) and supplied to the low voltage battery 3 (corresponding to the lead battery in the claims). The low-voltage battery 3 supplies low-voltage DC power to a low-voltage load 5 (corresponding to an auxiliary machine in the claims) via an auxiliary machine power line 7.

ここで、本実施形態のDCDCコンバータ1は、図2の回路図に示すように、非対称ハーフブリッジ型のLLCコンバータを用いた絶縁型DCDCコンバータである。このDCDCコンバータ1では、トランスTの一次側に設けたMOSFET等の半導体素子Q1,Q2(請求項中のスイッチング回路に相当)を、コントローラ9(駆動回路を含む)が交互にオンオフさせる。   Here, the DCDC converter 1 of this embodiment is an insulation type DCDC converter using an asymmetrical half bridge type LLC converter as shown in the circuit diagram of FIG. In the DCDC converter 1, the controller 9 (including the drive circuit) alternately turns on and off the semiconductor elements Q1 and Q2 (corresponding to the switching circuit in the claims) such as MOSFETs provided on the primary side of the transformer T.

なお、コントローラ9は、DCDCコンバータ1のLLC回路の自己共振周波数(例えば、1.8〜2.0MHz)の周期で、半導体素子Q1,Q2を交互にオンオフさせる。LLC回路の自己共振周波数は、トランスTの一次側の寄生インダクタンス(励磁インダクタンス及び漏れインダクタンス)とコンデンサCrとの共振周波数である。   The controller 9 alternately turns on and off the semiconductor elements Q1 and Q2 at a period of the self-resonant frequency (for example, 1.8 to 2.0 MHz) of the LLC circuit of the DCDC converter 1. The self-resonant frequency of the LLC circuit is a resonant frequency between the parasitic inductance (excitation inductance and leakage inductance) on the primary side of the transformer T and the capacitor Cr.

コントローラ9が半導体素子Q1,Q2をオンさせた際には、トランスTの二次側に、図3(a)の説明図に示すような、15〜25V程度のリップル電圧が発生する。このため、図2に示すDCDCコンバータ1は、トランスTの二次側に設けた出力側の平滑コンデンサCoでリップル電圧を平滑化して図1の低電圧バッテリ3に供給する。   When the controller 9 turns on the semiconductor elements Q1 and Q2, a ripple voltage of about 15 to 25 V is generated on the secondary side of the transformer T as shown in the explanatory diagram of FIG. For this reason, the DCDC converter 1 shown in FIG. 2 smoothes the ripple voltage by the output-side smoothing capacitor Co provided on the secondary side of the transformer T and supplies the smoothed voltage to the low-voltage battery 3 of FIG.

ところで、本実施形態の低電圧バッテリ3は、正極にPbO2の電極棒を用い、負極にPbの電極棒を用いた鉛バッテリである。   By the way, the low voltage battery 3 of this embodiment is a lead battery using a PbO2 electrode rod as a positive electrode and a Pb electrode rod as a negative electrode.

鉛バッテリの放電時には、電極において下記の化学式
正極:PbO2+H2SO4 → PbSO4+H2O
負極:Pb+H2SO4 → PbSO4+H2O
に示すような化学反応が起こる。
When discharging a lead battery, the chemical formula
Positive electrode: PbO2 + H2SO4 → PbSO4 + H2O
Negative electrode: Pb + H2SO4 → PbSO4 + H2O
The chemical reaction shown in

鉛バッテリの電極に析出したPbSO4が結晶化するサルフェーションが発生して電極の有効面積が低下すると、鉛バッテリの充放電特性が劣化する。このサルフェーションは、図3(b)の説明図に示すような、5V程度のパルス状の電圧を電極に印加することで除去することができる。このパルス状電圧の周波数は、DCDCコンバータ1のLLC回路の自己共振周波数よりも低い周波数であり、好ましくは0.1〜0.5MHzである。   When sulfation occurs in which PbSO4 deposited on the electrode of the lead battery is crystallized and the effective area of the electrode is reduced, the charge / discharge characteristics of the lead battery are deteriorated. This sulfation can be removed by applying a pulse voltage of about 5 V to the electrodes as shown in the explanatory diagram of FIG. The frequency of the pulse voltage is lower than the self-resonance frequency of the LLC circuit of the DCDC converter 1, and is preferably 0.1 to 0.5 MHz.

ところで、図3(a)のリップル電圧(15〜25V程度)が図1の低電圧バッテリ3に供給されると、電極が浸漬された電解液で起こる還元反応で低電圧バッテリ3に充電される電荷分を差し引いた残りの電圧が、低電圧バッテリ3の電極に印加される。このときの電極への印加電圧は、ちょうど電極のサルフェーション除去に適した5V程度となる。   By the way, when the ripple voltage (about 15 to 25 V) of FIG. 3A is supplied to the low voltage battery 3 of FIG. 1, the low voltage battery 3 is charged by a reduction reaction that occurs in the electrolyte in which the electrodes are immersed. The remaining voltage minus the charge is applied to the electrode of the low voltage battery 3. The voltage applied to the electrode at this time is about 5 V, which is suitable for removing the electrode sulfation.

そこで、本実施形態では、図2に示すように、DCDCコンバータ1のトランスTの二次側に、出力側の平滑コンデンサCoと直列に接続した出力側コンデンサスイッチ11を設けて、コントローラ9によってオンオフさせるようにしている。コントローラ9が出力側コンデンサスイッチ11をオフさせると、トランスTで低電圧に変換された直流電力が、リップル電圧を平滑コンデンサCoで平滑化しないまま低電圧バッテリ3に出力される。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, an output side capacitor switch 11 connected in series with the output side smoothing capacitor Co is provided on the secondary side of the transformer T of the DCDC converter 1 and is turned on and off by the controller 9. I try to let them. When the controller 9 turns off the output side capacitor switch 11, the DC power converted into a low voltage by the transformer T is output to the low voltage battery 3 without smoothing the ripple voltage by the smoothing capacitor Co.

なお、低電圧に変換された直流電力がリップル電圧を平滑化しないまま低電圧バッテリ3に出力されると、低電圧バッテリ3に補機電源ライン7を介して接続された低電圧負荷5にもリップル電圧が印加されて、低電圧負荷5の動作に支障を及ぼす可能性がある。   When the DC power converted into the low voltage is output to the low voltage battery 3 without smoothing the ripple voltage, the low voltage load 5 connected to the low voltage battery 3 via the auxiliary power line 7 is also supplied to the low voltage battery 3. The ripple voltage is applied, and there is a possibility that the operation of the low voltage load 5 is hindered.

そこで、本実施形態では、DCDCコンバータ1に補機ラインスイッチ13を設けて補機電源ライン7に直列に接続し、コントローラ9によってオンオフさせるようにしている。コントローラ9が補機ラインスイッチ13をオフさせると、低電圧負荷5がDCDCコンバータ1や低電圧バッテリ3から切り離される。   Therefore, in this embodiment, the auxiliary line switch 13 is provided in the DCDC converter 1 and connected in series to the auxiliary power line 7 and is turned on and off by the controller 9. When the controller 9 turns off the auxiliary machine line switch 13, the low voltage load 5 is disconnected from the DCDC converter 1 and the low voltage battery 3.

ところで、DCDCコンバータ1や低電圧バッテリ3から切り離された低電圧負荷5は、電源供給を完全に絶たれるので動作することができなくなる。このため、コントローラ9が補機ラインスイッチ13をオフさせるのは、電動車両が非乗車状態(例えば、ドアロック状態、シート非着座状態等)である必要がある。そこで、コントローラ9は、電動車両の乗車状態(例えば、ドアアンロック状態、シート着座状態等)から非乗車状態への状態移行や、その逆の状態移行を認識する。   By the way, the low voltage load 5 disconnected from the DCDC converter 1 and the low voltage battery 3 cannot be operated because the power supply is completely cut off. For this reason, it is necessary for the controller 9 to turn off the auxiliary machine line switch 13 when the electric vehicle is in a non-riding state (for example, a door lock state, a seat non-sitting state, etc.). Therefore, the controller 9 recognizes the state transition from the boarding state (for example, the door unlocked state, the seat seating state, etc.) of the electric vehicle to the non-boarding state and vice versa.

ここで、リモコン(図示せず)の操作やドアノブ(図示せず)の指紋認証操作に対応してドアロック及びドアアンロックの動作を行うキーレスユニット15には、電動車両の非乗車状態でも常時動作できるように電源を供給する必要がある。そこで、キーレスユニット15は低電圧負荷5から切り離して、補機電源ライン7を介さずに低電圧バッテリ3に直接接続する。   Here, the keyless unit 15 that performs door lock and door unlock operations in response to a remote control (not shown) operation or a fingerprint authentication operation of a door knob (not shown) is always in the non-riding state of the electric vehicle. It is necessary to supply power so that it can operate. Therefore, the keyless unit 15 is disconnected from the low voltage load 5 and directly connected to the low voltage battery 3 without going through the auxiliary power line 7.

また、電動車両の乗車状態と非乗車状態との切り替わりを認識するために、コントローラ9にも常時電源が供給される必要がある。そこで、コントローラ9には、高電圧バッテリ側から直接電源を供給する。   Further, in order to recognize the switching between the riding state and the non-riding state of the electric vehicle, it is necessary to always supply power to the controller 9. Therefore, power is directly supplied to the controller 9 from the high voltage battery side.

そして、コントローラ9は、電動車両の乗車状態では、DCDCコンバータ1を通常モードで動作させる。通常モードでは、コントローラ9は、出力側コンデンサスイッチ11と補機ラインスイッチ13をオンさせて、低電圧負荷5をDCDCコンバータ1や低電圧バッテリ3に接続する。   Controller 9 operates DCDC converter 1 in the normal mode when the electric vehicle is in a boarding state. In the normal mode, the controller 9 turns on the output side capacitor switch 11 and the auxiliary line switch 13 to connect the low voltage load 5 to the DCDC converter 1 and the low voltage battery 3.

また、通常モードでは、コントローラ9は、DCDCコンバータ1の半導体素子Q1,Q2をLLC回路の自己共振周波数(例えば、1.8〜2.0MHz)の周期で交互にオンオフさせる。   In the normal mode, the controller 9 alternately turns on and off the semiconductor elements Q1 and Q2 of the DCDC converter 1 at a period of the self-resonant frequency (for example, 1.8 to 2.0 MHz) of the LLC circuit.

したがって、通常モードにおいては、図4(a)の説明図に示すように、半導体素子Q1のオンオフによる電圧Vpと、半導体素子Q2のオンオフによる電圧Vnとが、デッドタイムを挟んでトランスTの一次側に交互に印加される。これにより、自己共振周波数の交流電流がトランスTの一次側に流れる。   Therefore, in the normal mode, as shown in the explanatory diagram of FIG. 4A, the voltage Vp due to the on / off of the semiconductor element Q1 and the voltage Vn due to the on / off of the semiconductor element Q2 are the primary of the transformer T across the dead time. Alternately applied to the sides. As a result, an alternating current having a self-resonant frequency flows on the primary side of the transformer T.

そして、トランスTの二次側を流れる変圧後の交流電流が整流され、また、半導体素子Q1,Q2のオンオフにより発生したリップル電圧が平滑コンデンサCoにより平滑化され、図4(b)の説明図に示すように、例えば12Vの低電圧の直流電力が低電圧バッテリ3に出力される。   Then, the AC current after transformation flowing through the secondary side of the transformer T is rectified, and the ripple voltage generated by turning on and off the semiconductor elements Q1 and Q2 is smoothed by the smoothing capacitor Co. FIG. 4B is an explanatory diagram. As shown in FIG. 5, for example, a low voltage DC power of 12 V is output to the low voltage battery 3.

一方、図2のコントローラ9は、電動車両の非乗車状態では、DCDCコンバータ1をサルフェーション除去モードで動作させる。サルフェーション除去モードでは、コントローラ9は、出力側コンデンサスイッチ11と補機ラインスイッチ13をオフさせて、低電圧負荷5をDCDCコンバータ1や低電圧バッテリ3から切り離す。   On the other hand, the controller 9 in FIG. 2 operates the DCDC converter 1 in the sulfation removal mode when the electric vehicle is not in the riding state. In the sulfation removal mode, the controller 9 turns off the output side capacitor switch 11 and the auxiliary machine line switch 13 to disconnect the low voltage load 5 from the DCDC converter 1 and the low voltage battery 3.

また、コントローラ9は、DCDCコンバータ1の半導体素子Q1,Q2をLLC回路の自己共振周波数よりも低い、サルフェーション除去用のパルス状電圧に適した周波数(例えば、0.1〜0.5MHz)の周期で交互にオンオフさせる。   In addition, the controller 9 is configured to cycle the semiconductor elements Q1 and Q2 of the DCDC converter 1 at a frequency (for example, 0.1 to 0.5 MHz) that is lower than the self-resonant frequency of the LLC circuit and is suitable for a pulsed voltage for removing sulfation. Turn on and off alternately with.

したがって、サルフェーション除去モードにおいては、図5(a)の説明図に示すように、半導体素子Q1のオンオフによる電圧Vpと、半導体素子Q2のオンオフによる電圧Vnとが、デッドタイムを挟んでトランスTの一次側に交互に印加される。これにより、自己共振周波数よりも低い周波数(好ましくは0.1〜0.5MHz)の交流電流がトランスTの一次側に流れる。   Therefore, in the sulfation removal mode, as shown in the explanatory diagram of FIG. 5A, the voltage Vp due to the on / off of the semiconductor element Q1 and the voltage Vn due to the on / off of the semiconductor element Q2 are separated from each other with the dead time interposed therebetween. Applied alternately to the primary side. Thereby, an alternating current having a frequency (preferably 0.1 to 0.5 MHz) lower than the self-resonant frequency flows on the primary side of the transformer T.

そして、トランスTの二次側を流れる変圧後の交流電流が整流された後、半導体素子Q1,Q2のオンオフにより発生したリップル電圧が平滑コンデンサCoにより平滑化されないまま、15〜25Vのパルス状の直流電圧、例えば、図5(b)の説明図に示すような20V程度をピークとするのこぎり波状の低電圧の直流電力が低電圧バッテリ3に出力される。   Then, after the transformed AC current flowing through the secondary side of the transformer T is rectified, the ripple voltage generated by turning on and off the semiconductor elements Q1 and Q2 is not smoothed by the smoothing capacitor Co, but is pulsed in the range of 15 to 25V. A DC voltage, for example, sawtooth wave-like low voltage DC power having a peak at about 20 V as shown in the explanatory diagram of FIG. 5B is output to the low voltage battery 3.

次に、コントローラ9が不図示のROMに格納されたプログラムに従い実行するサルフェーション検出シーケンスの手順の一例について、図6のフローチャートを参照して説明する。   Next, an example of a sulfation detection sequence executed by the controller 9 according to a program stored in a ROM (not shown) will be described with reference to the flowchart of FIG.

DCDCコンバータ1が通常モードで動作しているものとして、まず、コントローラ9は、キーレスユニット15が不図示のイグニッションスイッチのオフとドアロック状態とを両方とも検出した場合に(ステップS1,3で共にYES)、補機ラインスイッチ13と出力側コンデンサスイッチ11とを共にオフさせる(ステップS5,7)。   Assuming that the DCDC converter 1 is operating in the normal mode, first, the controller 9 detects that the keyless unit 15 detects both the OFF of the ignition switch (not shown) and the door lock state (both in steps S1 and S3). YES), both the auxiliary machine line switch 13 and the output side capacitor switch 11 are turned off (steps S5 and S7).

そして、コントローラ9は、低電圧バッテリ3を予め定めたパターンで充放電させて、低電圧バッテリ3にサルフェーションが発生しているか否かを判別するための充放電特性の劣化診断を行う(ステップS9)。その結果、低電圧バッテリ3にサルフェーションが発生していない場合は(ステップS11でNO)、DCDCコンバータ1の通常モードによる動作を停止させた後(ステップS13)、一連の処理を終了する。   Then, the controller 9 charges and discharges the low voltage battery 3 in a predetermined pattern, and performs deterioration diagnosis of charge / discharge characteristics for determining whether or not sulfation has occurred in the low voltage battery 3 (step S9). ). As a result, if sulfation has not occurred in the low-voltage battery 3 (NO in step S11), the operation of the DCDC converter 1 in the normal mode is stopped (step S13), and the series of processes is terminated.

一方、低電圧バッテリ3にサルフェーションが発生している場合は(ステップS11でYES)、コントローラ9は、通常モードからサルフェーション除去モードに移行する(ステップS15)。なお、補機ラインスイッチ13と出力側コンデンサスイッチ11とは、ステップS5,7で既にオフされているので、コントローラ9は、半導体素子Q1,Q2のオンDutyを変更して、半導体素子Q1,Q2のオンオフ周期をDCDCコンバータ1のLLC回路の自己共振周波数よりも低い周波数(例えば、0.1〜0.5MHz)に変更する。   On the other hand, when sulfation has occurred in the low voltage battery 3 (YES in step S11), the controller 9 shifts from the normal mode to the sulfation removal mode (step S15). Since the auxiliary machine line switch 13 and the output side capacitor switch 11 are already turned off in steps S5 and S7, the controller 9 changes the on duty of the semiconductor elements Q1 and Q2 to change the semiconductor elements Q1 and Q2 Is changed to a frequency (for example, 0.1 to 0.5 MHz) lower than the self-resonant frequency of the LLC circuit of the DCDC converter 1.

そして、コントローラ9は、ドアアンロック(ロック解除)状態を検出するまでの間(ステップS17でNO)、低電圧バッテリ3の充放電特性の劣化診断を繰り返し(ステップS9)、その結果が、低電圧バッテリ3にサルフェーションが発生しているという結果のまま変わらない場合は(ステップS11でYES)、サルフェーション除去モードの動作を継続する(ステップS15)。   The controller 9 repeats the deterioration diagnosis of the charge / discharge characteristics of the low-voltage battery 3 until the door unlocked (unlocked) state is detected (NO in step S17), and the result is low. If the result remains that the sulfation has occurred in the voltage battery 3 (YES in step S11), the operation in the sulfation removal mode is continued (step S15).

また、ドアアンロック(ロック解除)状態を検出するまでの間(ステップS17でNO)、サルフェーション除去モードの動作を続けて繰り返した低電圧バッテリ3の充放電特性の劣化診断(ステップS9)の結果が、サルフェーションが発生していないという結果に変わった場合は(ステップS11でYES)、DCDCコンバータ1の通常モードによる動作を停止させた後(ステップS13)、サルフェーション検出シーケンスを終了し、他のシーケンスに移行する。   Further, the result of the deterioration diagnosis (step S9) of the charge / discharge characteristics of the low-voltage battery 3 in which the operation in the sulfation removal mode is continuously repeated until the door unlocked (unlocked) state is detected (NO in step S17) However, if the result is changed to the result that sulfation has not occurred (YES in step S11), after the operation of the DCDC converter 1 in the normal mode is stopped (step S13), the sulfation detection sequence is terminated and another sequence is performed. Migrate to

さらに、コントローラ9は、低電圧バッテリ3にサルフェーションが発生している状態のまま(ステップS11でYES)、ドアアンロック(ロック解除)状態を検出した場合(ステップS17でYES)、サルフェーション除去モードから通常モードに移行した後(ステップS19)、一連の処理を終了し、ステップS1以降のサルフェーション検出シーケンスの手順を再び繰り返して実行する。   Further, when the controller 9 is in a state where sulfation is occurring in the low voltage battery 3 (YES in step S11) and detects a door unlocked (unlocked) state (YES in step S17), the controller 9 switches from the sulfation removal mode. After shifting to the normal mode (step S19), a series of processing is terminated, and the procedure of the sulfation detection sequence after step S1 is repeated and executed.

なお、サルフェーション除去モードから通常モードへの移行に伴い、コントローラ9は、半導体素子Q1,Q2のオンDutyを変更して、半導体素子Q1,Q2のオンオフ周期をDCDCコンバータ1のLLC回路の自己共振周波数(例えば、1.8〜2.0MHz)に変更し、補機ラインスイッチ13と出力側コンデンサスイッチ11とを共にオンさせる。   With the transition from the sulfation removal mode to the normal mode, the controller 9 changes the on-duty of the semiconductor elements Q1 and Q2 to change the on-off period of the semiconductor elements Q1 and Q2 to the self-resonant frequency of the LLC circuit of the DCDC converter 1. (For example, 1.8 to 2.0 MHz), and both the auxiliary machine line switch 13 and the output side capacitor switch 11 are turned on.

以上に説明したように、本実施形態のDCDCコンバータ1によれば、電動車両の乗車状態では通常モードで動作して、一次側の半導体素子Q1,Q2のオンオフにより二次側を流れる変圧後の交流電流に発生したリップル電圧を平滑コンデンサCoで平滑化して低電圧バッテリ3に供給する。   As described above, according to the DCDC converter 1 of the present embodiment, the electric vehicle is operated in the normal mode in the boarded state, and after the transformation that flows through the secondary side by turning on and off the primary-side semiconductor elements Q1, Q2. The ripple voltage generated in the alternating current is smoothed by the smoothing capacitor Co and supplied to the low voltage battery 3.

また、電動車両の非乗車状態ではサルフェーション除去モードで動作して、低電圧バッテリ3の電極にサルフェーションが発生している場合に、二次側のリップル電圧を平滑コンデンサCoで平滑化せずそのまま低電圧バッテリ3に供給して、電極のサルフェーションを除去するためのパルス状の電圧を低電圧バッテリ3の電極に印加する。   Further, when the electric vehicle is in a non-riding state and operates in the sulfation removal mode and sulfation is generated at the electrode of the low voltage battery 3, the secondary side ripple voltage is not smoothed by the smoothing capacitor Co and is kept low. The voltage is supplied to the voltage battery 3 and a pulse voltage for removing electrode sulfation is applied to the electrode of the low voltage battery 3.

このため、低電圧バッテリ3にサルフェーションが発生した場合に、専用の装置を用いなくても、既存のDCDCコンバータ1での電圧変換の過程で発生するパルス状の直流電圧をサルフェーションの除去のために電極に印加することができる。よって、既存の構成を利用し電動車両の電源系の大型化や重量化を避けて、低電圧バッテリ3に発生したサルフェーションを除去することができる。   For this reason, when sulfation occurs in the low voltage battery 3, the pulsed DC voltage generated in the process of voltage conversion in the existing DCDC converter 1 can be removed for sulfation without using a dedicated device. It can be applied to the electrode. Therefore, it is possible to remove the sulfation generated in the low-voltage battery 3 by using the existing configuration and avoiding the increase in size and weight of the power supply system of the electric vehicle.

なお、サルフェーション除去モードの動作中に、リップル電圧を平滑化していないDCDCコンバータ1の出力を低電圧負荷5に供給しないようにするための構成は、必ずしも、本実施形態の補機電源ライン7に設けた補機ラインスイッチ13でなくてもよく、補機ラインスイッチ13は省略してもよい。   Note that the configuration for preventing the output of the DCDC converter 1 whose ripple voltage is not smoothed from being supplied to the low voltage load 5 during the operation in the sulfation removal mode is not necessarily provided in the auxiliary power supply line 7 of the present embodiment. The auxiliary machine line switch 13 may not be provided, and the auxiliary machine line switch 13 may be omitted.

また、本発明は、電圧変換後の電力を鉛バッテリに供給するDCDCコンバータに広く適用可能である。   The present invention is widely applicable to DCDC converters that supply electric power after voltage conversion to a lead battery.

本発明は、電圧変換後の電力を鉛バッテリに供給するDCDCコンバータにおいて利用することができる。   The present invention can be used in a DCDC converter that supplies electric power after voltage conversion to a lead battery.

1 DCDCコンバータ
3 低電圧バッテリ
5 低電圧負荷(補機)
7 補機電源ライン
9 コントローラ
11 出力側コンデンサスイッチ
13 補機ラインスイッチ
15 キーレスユニット
Co 平滑コンデンサ
Cr コンデンサ
Q1,Q2 半導体素子(スイッチング回路)
T トランス
Vin 高電圧バッテリ
Vn 電圧
Vp 電圧
1 DCDC converter 3 Low voltage battery 5 Low voltage load (auxiliary machine)
7 Auxiliary power supply line 9 Controller 11 Output side capacitor switch 13 Auxiliary machine line switch 15 Keyless unit Co Smoothing capacitor Cr Capacitor Q1, Q2 Semiconductor element (switching circuit)
T transformer Vin High voltage battery Vn voltage Vp voltage

Claims (7)

電動車両の電源電圧を該電源電圧よりも低い鉛バッテリ(3)の低電圧に変換して前記鉛バッテリ(3)に出力する通常モードと、
前記電源電圧を前記低電圧に変換する過程で発生するパルス波形電圧を前記低電圧に代えて前記鉛バッテリ(3)に出力するサルフェーション除去モードと、
のうち、選択したいずれか1つのモードで駆動するDCDCコンバータ(1)。
A normal mode in which the power supply voltage of the electric vehicle is converted to a low voltage of the lead battery (3) lower than the power supply voltage and output to the lead battery (3);
A sulfation removal mode for outputting a pulse waveform voltage generated in the process of converting the power supply voltage to the low voltage to the lead battery (3) instead of the low voltage;
DCDC converter (1) driven in any one selected mode.
前記鉛バッテリ(3)が接続される出力端子間の平滑コンデンサ(Co)に直列に接続した出力側コンデンサスイッチ(11)を有し、該出力側コンデンサスイッチ(11)は、前記サルフェーション除去モードにおいてオフされる請求項1記載のDCDCコンバータ(1)。   An output-side capacitor switch (11) connected in series to a smoothing capacitor (Co) between output terminals to which the lead battery (3) is connected, and the output-side capacitor switch (11) is in the sulfation removal mode; The DCDC converter (1) according to claim 1, which is turned off. 前記出力側コンデンサスイッチ(11)は、前記通常モードにおいてオンされる請求項2記載のDCDCコンバータ(1)。   The DCDC converter (1) according to claim 2, wherein the output-side capacitor switch (11) is turned on in the normal mode. 前記DCDCコンバータ(1)は、一次側回路にLLC回路を用いた絶縁型DCDCコンバータであり、前記一次側回路のスイッチング回路(Q1,Q2)は、前記サルフェーション除去モードにおいて0.1〜0.5MHzの周期でスイッチングされる請求項1、2又は3記載のDCDCコンバータ(1)。   The DCDC converter (1) is an isolated DCDC converter using an LLC circuit as a primary circuit, and the switching circuit (Q1, Q2) of the primary circuit is 0.1 to 0.5 MHz in the sulfation removal mode. The DCDC converter (1) according to claim 1, 2 or 3, which is switched with a period of 前記鉛バッテリ(3)が接続される出力端子に前記鉛バッテリ(3)の低電圧で動作する補機(5)を接続する補機電源ライン(7)に直列に接続した補機ラインスイッチ(13)を有し、該補機ラインスイッチ(13)は、前記サルフェーション除去モードにおいてオフされる請求項1、2、3又は4記載のDCDCコンバータ(1)。   Auxiliary line switch connected in series to an auxiliary power line (7) connecting an auxiliary machine (5) operating at a low voltage of the lead battery (3) to an output terminal to which the lead battery (3) is connected. The DCDC converter (1) according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the auxiliary line switch (13) is turned off in the sulfation removal mode. 前記補機ラインスイッチ(13)は、前記通常モードにおいてオンされる請求項5記載のDCDCコンバータ(1)。   The DCDC converter (1) according to claim 5, wherein the auxiliary line switch (13) is turned on in the normal mode. 前記サルフェーション除去モードは、前記電動車両のドライバの降車の検知後に前記通常モードから切り替わって選択され、選択中に前記ドライバの乗車が検知されると前記通常モードに切り替わるように選択解除される請求項6記載のDCDCコンバータ(1)。   The sulfation removal mode is selected after switching from the normal mode after detection of getting off of the driver of the electric vehicle, and deselected so as to switch to the normal mode when the boarding of the driver is detected during the selection. 6. The DCDC converter (1) according to 6.
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