JP2020022254A - 電源装置および電子制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
《電子制御装置の概略》
図1は、本発明の実施の形態1による電子制御装置の主要部の構成例を示す概略図である。図1に示す電子制御装置1は、例えば、車載用のインジェクタを駆動するECUである。当該電子制御装置(ECU)1は、例えば、各種部品が実装された配線基板によって構成され、入力フィルタ10と、昇圧コンバータ(電源装置)11と、ドライバ12と、制御装置13と、降圧コンバータ14とを有する。
ここで、実施の形態1の電源装置の説明に先立ち、比較例となる電源装置について説明する。図16は、本発明の比較例となる電源装置(昇圧コンバータ)周りの主要部の構成例を示す概略図である。図16において、入力フィルタ10は、例えば、LCフィルタ等で構成される。昇圧コンバータ(電源装置)11’は、マルチフェーズ(nフェーズ)の昇圧回路20a[1],20b[2]〜20b[n]と、電流検出器21と、n個の昇圧制御部62[1]〜62[n]と、“n−1”個の固定遅延器23[1],23[2],…,23[n−1](図示省略)と、電流制御回路64と、出力コンデンサCoとを有する。出力コンデンサCoには、nフェーズの昇圧回路によって昇圧電源電圧Vinjが生成される。
図2は、本発明の実施の形態1による電源装置の概略的な動作例を示す波形図である。図2には、図18で述べた有効フェーズ数(N)の可変方式を適用した場合で、例えば、数Vレベルといったように有効フェーズ数(N)を切り替える必要性が生じない程度に入力電圧VIが変化した場合の動作例が示される。ここでは、有効フェーズ数(N)を2として、入力電圧VIが高い場合と低い場合とを想定する。
図4は、本発明の実施の形態1による電源装置(昇圧コンバータ)の主要部の構成例を示す概略図である。図5は、図4における条件設定部が備える条件設定テーブルの構成例を示す概略図である。図4に示す電源装置(昇圧コンバータ)11aは、図1の昇圧コンバータ11に適用される。当該昇圧コンバータ11aは、図16の構成例と比較して、次の点が異なっている。まず、昇圧実行制御部25、条件設定部26および電圧検出器27,28が追加される。また、電流制御回路24およびn個の昇圧制御部22[1]〜22[n]の構成が若干変更される。
以上、実施の形態1の方式を用いることで、代表的には、バッテリ電源電圧VBに関わらず、リップルの低減が実現可能になる。また、これに伴い、入力フィルタ10のサイズを小さくすることができ、電子制御装置(ECU)1の小型化や低コスト化が図れる。
《電源装置(実施の形態2)の概略》
図6は、本発明の実施の形態2による電源装置(昇圧コンバータ)の主要部の構成例を示す概略図である。図7は、図6の電源装置の動作内容の一例を示す波形図である。図6に示す電源装置(昇圧コンバータ)11bは、図4の構成例と比較して次の点が異なる。まず、図6では、位相比較器35が設けられ、固定遅延器23[n]が追加される。また、図6では、電圧検出器28が設けられず、その代わりに有効フェーズ数(N)が入力される条件設定部36が設けられる。例えば、図1の制御装置13は、バッテリ電源電圧VBを監視することで有効フェーズ数(N)を定め、条件設定部36へ通知する。
以上、実施の形態2の方式を用いることで、実施の形態1で述べた各種効果と同様の効果が得られる。また、観測に基づいて電流閾値(言い換えればスイッチング周期)の制御が行われるため、実施の形態1の方式と比較して、スイッチング周期を、より高精度に目標スイッチング周期に定めることができる。その結果、リップルの更なる低減が実現可能となる。一方、実施の形態1の方式と比較して、フィードバック制御が収束するのにある程度の時間を要するため、この観点では、実施の形態1の方式が有益となる。
《電源装置(実施の形態3)の概略》
図10は、本発明の実施の形態3による電源装置(昇圧コンバータ)の主要部の構成例を示す概略図である。図10に示す電源装置(昇圧コンバータ)11cでは、図6の構成例と比較して、パルス幅計測器40および入力電圧推定器41が設けられ、また、図6とは若干異なる構成の条件設定部46が設けられる。
以上、実施の形態3の方式を用いることで、実施の形態2で述べた各種効果と同様の効果が得られる。また、実施の形態2の方式と比較して、位相誤差の量に応じてヒステリシス幅の制御量を調整できるため、フィードバック制御が収束するのに要する時間を短縮できる。さらに、条件設定部46における初期値を入力電圧VI毎に設定することで、初期値の精度がより高まり、その結果として、フィードバック制御の収束時間の短縮や、リップルの更なる低減が図れる。
《電源装置(実施の形態4)の概略動作》
図12は、本発明の実施の形態4による電源装置の概略的な動作例を示す波形図である。図12には、図3の場合と同様に、有効フェーズ数(N)を切り替える必要性が生じる程度に入力電圧VIが変化した場合の動作例が示される。ここでは、図3の場合と同様に、入力電圧VIが高く、有効フェーズ数(N)が2に設定される場合と、入力電圧VIが低く、有効フェーズ数(N)が3に設定される場合とを想定する。
図13は、本発明の実施の形態4による電源装置(昇圧コンバータ)の主要部の構成例を示す概略図である。図14は、図13における条件設定部が備える条件設定テーブルの構成例を示す概略図である。図13に示す電源装置(昇圧コンバータ)11eでは、図4の構成例と比較して、固定遅延器23[1]〜23[n−1](図示省略)の代わりに可変遅延器43[1]〜43[n−1](図示省略)が設けられ、また、図4とは異なる電流制御回路54および条件設定部56が設けられる。“n−1”個の可変遅延器43[1]〜43[n−1]は、固定遅延器の場合と同様に、一つ前のフェーズに対するスイッチング信号を可変遅延時間TdVだけ遅延させて、一つ後のフェーズに対するスイッチング信号として出力する。
以上、実施の形態4の方式を用いることで、実施の形態1で述べた各種効果と同様の効果が得られる。また、“Tcyc=N×Td”(Tcyc:スイッチング周期、N:有効フェーズ数、Td:遅延時間)の関係において、実施の形態1の方式は、“N×Td”となるように“Tcyc”を制御する方式であるのに対して、実施の形態4の方式は、“Tcyc/N”となるように、“Td”を制御する方式である。この方式の違いに伴い、スイッチングノイズは、実施の形態1の方式では限られた周波数で生じるのに対して、実施の形態3の方式では広い周波数帯で生じ得る。したがって、スイッチングノイズの除去を容易にする観点では、実施の形態1の方式が有益となる。また、固定遅延器と可変遅延器の違いに伴い、回転面積の観点では、実施の形態1の方式が有益となる。一方、ヒステリシス幅の変更が好まれない用途では、実施の形態4の方式が有益となる。
《電源装置(実施の形態5)の概略》
図15は、本発明の実施の形態5による電源装置(昇圧コンバータ)の主要部の構成例を示す概略図である。図15に示す電源装置(昇圧コンバータ)11fでは、図4の構成例と比較して、条件設定部66に昇圧期間設定部67が設けられる。昇圧期間設定部67は、条件設定テーブルCTBLaに基づき可変設定されたインダクタ電流の電流閾値を、外部から入力された昇圧期間T2の設定値に応じた量だけシフトする。
10 入力フィルタ
11 電源装置(昇圧コンバータ)
12 ドライバ
20a,20b 昇圧回路
23 固定遅延器
24 電源制御回路
26,36,46,56,66 条件設定部
35 位相比較器
43 可変遅延器
67 昇圧期間設定部
CMP ヒステリシスコンパレータ
CTBL 条件設定テーブル
D ダイオード
EN イネーブル信号
IL インダクタ電流
IthH 上限電流閾値
IthL 下限電流閾値
L インダクタ
Linj ソレノイドコイル
N 有効化するフェーズ数
PH 信号位相
SS スイッチング信号
SW スイッチング素子
T2 昇圧期間
Tcyc スイッチング周期
TdF 固定遅延時間
TdV 可変遅延時間
VB バッテリ電源電圧
VI 入力電圧
Vinj 昇圧電源電圧
Claims (15)
- インダクタ、およびスイッチング信号で制御されるスイッチング素子をフェーズ毎に含み、バッテリから供給されるバッテリ電源電圧を昇圧し、当該昇圧された電圧を負荷へ供給するマルチフェーズの昇圧回路と、
前記バッテリ電源電圧に基づいて、前記昇圧回路の中から有効化するフェーズ数と、各フェーズのインダクタ電流の電流閾値とを可変設定する条件設定部と、
前記条件設定部で設定される前記インダクタ電流の電流閾値に基づいて、所定のフェーズに対する前記スイッチング信号を生成する電流制御回路と、
を有する電源装置。 - 請求項1記載の電源装置において、
さらに、一つ前のフェーズに対する前記スイッチング信号を固定遅延時間だけ遅延させて、一つ後のフェーズに対する前記スイッチング信号として出力する複数の固定遅延器を有する、
電源装置。 - 請求項2記載の電源装置において、
前記条件設定部は、前記インダクタ電流の電流閾値として上限電流閾値と下限電流閾値とを可変設定する、
電源装置。 - 請求項2記載の電源装置において、
前記条件設定部は、前記バッテリ電源電圧が高くなるにつれて前記有効化するフェーズ数が減少するように設定する、
電源装置。 - 請求項4記載の電源装置において、
前記条件設定部は、前記固定遅延時間を“TdF”とし、前記有効化するフェーズ数を“N”として、前記スイッチング信号のスイッチング周期が“N×TdF”となるように前記インダクタ電流の電流閾値を可変設定する、
電源装置。 - 請求項5記載の電源装置において、
前記条件設定部は、前記バッテリ電源電圧と、前記有効化するフェーズ数と、前記インダクタ電流の電流閾値との対応関係を予め保持する条件設定テーブルを備える、
電源装置。 - 請求項5記載の電源装置において、さらに、
1番目のフェーズに対する前記スイッチング信号の信号位相と、N番目のフェーズに対する前記スイッチング信号を前記固定遅延器で遅延させた後の信号位相との位相誤差を順次検出する位相比較器を有し、
前記条件設定部は、前記位相比較器による前記位相誤差がゼロに近づくように前記電流閾値を順次可変制御する、
電源装置。 - 請求項2記載の電源装置において、
前記条件設定部は、さらに、可変設定した前記インダクタ電流の電流閾値を、入力された昇圧期間の設定値に応じた量だけシフトする昇圧期間設定部を有する、
電源装置。 - インダクタ、およびスイッチング信号で制御されるスイッチング素子をフェーズ毎に含み、バッテリから供給されるバッテリ電源電圧を昇圧し、当該昇圧された電圧を負荷へ供給するマルチフェーズの昇圧回路と、
一つ前のフェーズに対する前記スイッチング信号を可変遅延時間だけ遅延させて、一つ後のフェーズに対する前記スイッチング信号として出力する複数の可変遅延器と、
前記バッテリ電源電圧に基づいて、前記昇圧回路の中から有効化するフェーズ数と、前記可変遅延時間とを可変設定する条件設定部と、
予め固定的に設定されるインダクタ電流の電流閾値に基づいて、所定のフェーズに対する前記スイッチング信号を生成する電流制御回路と、
を有する電源装置。 - 請求項9記載の電源装置において、
前記条件設定部は、前記バッテリ電源電圧が高くなるにつれて前記有効化するフェーズ数が減少するように設定する、
電源装置。 - 請求項10記載の電源装置において、
前記条件設定部は、前記可変遅延時間を“TdV”とし、前記有効化するフェーズ数を“N”とし、前記バッテリ電源電圧に応じて変化する前記スイッチング信号のスイッチング周期を“Tcyc”として、“Tcyc=N×TdV”を満たすように前記可変遅延時間を可変設定する、
電源装置。 - 請求項11記載の電源装置において、
前記条件設定部は、前記バッテリ電源電圧と、前記有効化するフェーズ数と、前記可変遅延時間との対応関係を予め保持する条件設定テーブルを備える、
電源装置。 - バッテリから供給されるバッテリ電源電圧を平滑化する入力フィルタと、
車載用のインジェクタを駆動するドライバと、
インダクタ、およびスイッチング信号で制御されるスイッチング素子をフェーズ毎に含み、前記バッテリから前記入力フィルタを介して供給される前記バッテリ電源電圧を昇圧し、当該昇圧された電圧を電源電圧として前記ドライバへ供給するマルチフェーズの昇圧回路と、
一つ前のフェーズに対する前記スイッチング信号を固定の遅延時間だけ遅延させて、一つ後のフェーズに対する前記スイッチング信号として出力する複数の固定遅延器と、
前記バッテリ電源電圧に基づいて、前記昇圧回路の中から有効化するフェーズ数と、各フェーズのインダクタ電流の電流閾値とを可変設定する条件設定部と、
前記条件設定部で設定される前記インダクタ電流の電流閾値に基づいて、所定のフェーズに対する前記スイッチング信号を生成する電流制御回路と、
を有する電子制御装置。 - 請求項13記載の電子制御装置において、
前記条件設定部は、前記インダクタ電流の電流閾値として上限電流閾値と下限電流閾値とを可変設定する、
電子制御装置。 - 請求項14記載の電子制御装置において、
前記条件設定部は、前記バッテリ電源電圧が高くなるにつれて前記有効化するフェーズ数が減少するように設定する、
電子制御装置。
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JP7496607B2 (ja) | 2020-08-19 | 2024-06-07 | 学校法人幾徳学園 | 電力推定装置、演算装置および電源制御システム |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110007532A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Tse-Hsine Liao | PWM Control Device and Driving Method thereof |
JP2011244534A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Toyota Industries Corp | 電源回路 |
JP2012050207A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Denso Corp | マルチフェーズ型dc/dcコンバータ回路 |
JP2013115977A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Renesas Electronics Corp | コントローラ |
JP2015015785A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | 降圧dc/dcコンバータ、そのコントローラおよび制御方法、ならびにそれを用いた電子機器 |
JP2015226340A (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 株式会社リコー | マルチフェーズ電源装置 |
JP2017153238A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 本田技研工業株式会社 | 電源装置、機器及び制御方法 |
JP2017188988A (ja) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 富士通株式会社 | 電源制御装置及び電源制御方法 |
-
2018
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2019
- 2019-05-09 WO PCT/JP2019/018641 patent/WO2020026550A1/ja active Application Filing
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110007532A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Tse-Hsine Liao | PWM Control Device and Driving Method thereof |
JP2011244534A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Toyota Industries Corp | 電源回路 |
JP2012050207A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Denso Corp | マルチフェーズ型dc/dcコンバータ回路 |
JP2013115977A (ja) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Renesas Electronics Corp | コントローラ |
JP2015015785A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-22 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | 降圧dc/dcコンバータ、そのコントローラおよび制御方法、ならびにそれを用いた電子機器 |
JP2015226340A (ja) * | 2014-05-26 | 2015-12-14 | 株式会社リコー | マルチフェーズ電源装置 |
JP2017153238A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 本田技研工業株式会社 | 電源装置、機器及び制御方法 |
JP2017188988A (ja) * | 2016-04-04 | 2017-10-12 | 富士通株式会社 | 電源制御装置及び電源制御方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7496607B2 (ja) | 2020-08-19 | 2024-06-07 | 学校法人幾徳学園 | 電力推定装置、演算装置および電源制御システム |
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