JP4185110B2 - Automotive power converter - Google Patents

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この発明は自動車等に搭載される電力変換装置に関し、特に電力変換器の直流部電圧の検出値を電気的に絶縁された通信素子を介して電力変換装置の制御演算部分へ伝送するようにした車載用電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device mounted on an automobile or the like, and in particular, a detection value of a DC voltage of a power converter is transmitted to a control calculation portion of the power conversion device via an electrically insulated communication element. The present invention relates to an in-vehicle power converter.

従来、車両に搭載される車載用電力変換装置として、直流電源と交流電動機等の負荷との間で電力変換を行う電力変換器を備え、この電力変換器の直流部電圧値を電気的に絶縁した上で伝送する必要性から、一旦、電力変換器内で直流部電圧の検出信号をデジタルデータに変換した後、通信用のデータに加工し調歩同期式等のシリアル通信方法によって制御ユニットへ伝送した上で、再度、この制御ユニット内に於いて通信用のデータから制御演算に使用する直流部電圧値に加工するようにしたものがある。(例えば、特許文献1参照)   Conventionally, as an in-vehicle power converter mounted on a vehicle, a power converter that performs power conversion between a DC power source and a load such as an AC motor is provided, and the DC voltage value of the power converter is electrically insulated. Therefore, once the DC voltage detection signal is converted into digital data in the power converter, it is processed into communication data and transmitted to the control unit using a serial communication method such as start-stop synchronization. After that, there is again one in which the data for communication is processed into the DC voltage value used for the control calculation in the control unit. (For example, see Patent Document 1)

特開平2005−33997号公報(段落0008、段落0009、図1、図2)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-33997 (paragraph 0008, paragraph 0009, FIG. 1, FIG. 2)

このような従来の車載用電力変換装置は、直流部電圧情報の送出のために電力変換器内にA/D変換器やシリアル通信器、演算処理器を有するマイクロコントローラを備える必要があり、装置の部品コストや装置容積の増加を招くため望ましくない。又、部品コストの増加に釣り合わせるために直流部電圧情報の伝送とは別の機能を併せて実装する場合には、処理密度が高くなって直流部電圧情報の送出処理周期が延びてしまい、直流部電圧情報の伝送に要する経過時間が不適切になり得る。   Such a conventional in-vehicle power conversion device needs to include a microcontroller having an A / D converter, a serial communication device, and an arithmetic processor in the power converter for sending out DC section voltage information. This increases the cost of parts and the volume of the apparatus, which is not desirable. In addition, when mounting a function different from the transmission of the DC part voltage information in order to balance the increase in the component cost, the processing density is increased and the sending process cycle of the DC part voltage information is extended. The elapsed time required for transmission of DC section voltage information may be inappropriate.

このため、マイクロコントローラの処理能力を高めるべくクロック発振器の発振周波数が高いマイクロコントローラを選択すると、更なる部品コストの増加や自己発熱での-温度上昇に起因した装置温度との不整合による動作安定性の低下といった不利益につながる。   For this reason, if a microcontroller with a high oscillation frequency of the clock oscillator is selected to increase the processing capacity of the microcontroller, the operation can be stabilized due to a mismatch with the device temperature due to a further increase in component costs and a rise in temperature due to self-heating. This leads to disadvantages such as a decline in sex.

又、従来の装置では、符号化された二進数表現のデータをシリアル通信にて伝送するため、伝送する論理値情報はビット毎に重要性が異なる。例えば、二進数表現データの下位から6桁目の論理値情報は値として2の(6-1)乗の重みを有し、下位から2桁目の論理値情報は値として2の(2-1)乗の重みを有するものであり、復号後の直流部電圧データにとって、上位桁の論理値情報ほど、数値に及ぼす影響が大きくなる。   In addition, in the conventional apparatus, since encoded binary representation data is transmitted by serial communication, the logical value information to be transmitted has different importance for each bit. For example, the logical value information of the sixth digit from the lower order of the binary number representation data has a weight of 2 to the (6-1) th power as the value, and the logical value information of the second digit from the lower order has a value of (2- 1) It has a power of power, and for the DC voltage data after decoding, the higher-order logical value information has a larger influence on the numerical value.

従って、もし、伝送路に重畳するノイズの影響により伝送信号の論理を誤った場合、ノイズが重畳するタイミングによっては復号後の直流部電圧値が非常に不正確なものとなる。これを防止するためパリティビット等のデータ転び検知用のビットを付加してシリアル通信を行ったとしても、当該周期の直流部電圧値にデータ転びが発生したことを検知するのみであってデータの転びによる直流部電圧値の誤差量は不明であり、当該周期には直流部電圧情報が更新できないことになる。   Therefore, if the logic of the transmission signal is wrong due to the effect of noise superimposed on the transmission path, the DC voltage value after decoding becomes very inaccurate depending on the timing at which the noise is superimposed. In order to prevent this, even if data transfer detection bits such as a parity bit are added and serial communication is performed, it only detects that data transfer has occurred in the DC voltage value of the cycle, and The amount of error in the DC part voltage value due to falling is unknown, and the DC part voltage information cannot be updated in this period.

この発明は、以上のような従来の装置の課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で低コストでありながら、電気的に絶縁した状態で直流部の電圧情報等を制御ユニットへ伝送することのできる車載用電力変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the conventional device, and is a control unit that can control voltage information and the like of the DC section in an electrically insulated state with a simple configuration and low cost. It aims at providing the vehicle-mounted power converter device which can be transmitted to.

この発明による車載用電力変換装置は、直流電源と電気負荷との間に設けられパワー素子のスイッチングにより前記直流電源と前記電気負荷との間の電力変換を行う電力変換器と、前記パワー素子のスイッチングを制御する制御ユニットとを備えた車載用電力変換装置であって、前記電力変換器は、その直流部の電圧を検出する電圧検出器と、該電圧検出器により検出され前記直流部の電圧を予め設定された所定の電圧変化範囲の最大値で規格化して規格化直流部電圧を出力する直流部電圧入力インタフェースと、所定周期毎に前記規格化直流部電圧をデルタシグマ変調して電圧変調信号とするデルタシグマ変調器と、前記電圧変調信号を電気的に絶縁して前記制御ユニットに伝送する絶縁通信素子とを備え、前記制御ユニットは、前記伝送された電圧変調信号を入力する信号入力インタフェースと、前記所定周期内の前記電圧変調信号の論理状態を計数して前記直流部の電圧値を復調する復調手段と、該復調手段により復調された信号に基づいて前記パワー素子のスイッチングを制御するスイッチング制御信号を生成するスイッチング信号生成部とを備えたものである。 An in-vehicle power converter according to the present invention includes a power converter that is provided between a DC power supply and an electric load and performs power conversion between the DC power supply and the electric load by switching of the power element; An in-vehicle power conversion device including a control unit that controls switching, wherein the power converter includes a voltage detector that detects a voltage of the DC unit, and a voltage of the DC unit that is detected by the voltage detector. DC part voltage input interface that outputs a standardized DC part voltage by standardizing with a preset maximum value of voltage change range, and voltage modulation by delta-sigma modulation of the standardized DC part voltage every predetermined period A delta-sigma modulator as a signal, and an insulating communication element that electrically insulates the voltage modulation signal and transmits the signal to the control unit, the control unit including the transmission A signal input interface for inputting the voltage modulated signal, a demodulating means for demodulating the voltage value of the DC section by counting the logic state of the voltage modulated signal within the predetermined period, and a signal demodulated by the demodulating means And a switching signal generation unit that generates a switching control signal for controlling the switching of the power element.

この発明による車載用電力変換装置によれば、電力変換器の直流部の電圧情報等を、簡易な構成で低コストでありながら、電気的に絶縁した状態で制御ユニットへ伝送することのできる車載用電力変換装置を得ることができる。   According to the on-vehicle power converter according to the present invention, the voltage information and the like of the direct current portion of the power converter can be transmitted to the control unit in an electrically insulated state with a simple configuration and low cost. A power converter device can be obtained.

先ず、この発明の基礎となる技術について、図に基づいて説明する。
発明の基礎となる技術1.
図8は、この発明の基礎となる技術による車載用電力変換装置を含むシステム全体構成を示すブロック図である。図8に於いて、自動車の動力源となる交流電動機3を制御するために、電力変換器4を構成する三相インバータ6を用いてバッテリー等の直流電源2からの直流電力を交流電力に変換し、交流電動機3に供給する。
First, the technology that forms the basis of the present invention will be described with reference to the drawings.
1. Technology underlying the invention
FIG. 8 is a block diagram showing an overall system configuration including an in-vehicle power conversion device according to the technology underlying the present invention. In FIG. 8, in order to control the AC motor 3 which is a power source of the automobile, the DC power from the DC power source 2 such as a battery is converted into AC power by using the three-phase inverter 6 constituting the power converter 4. And supplied to the AC motor 3.

ここで、交流電動機3を所望の状態に制御するために、制御ユニット5内の制御演算部24により、流電動機3の電機子巻線に流れる電動機電流、交流電動機3の回転子の回転角、三相インバータ6の直流部電圧等の情報に基づき、周知のベクトル制御法等の電動機制御演算を行い、交流電動機3の端子に印加すべき交流電圧の指令量(以下、交流電圧指令と称する)を算出する。又、三相インバータ6の直流部電圧は電圧検出器10により検出され、電動機電流は電流検出器14a、14b、14cにより検出される。回転子の回転角は、回転検出器15が出力する回転信号に基づいて算出される。   Here, in order to control the AC motor 3 to a desired state, the control calculation unit 24 in the control unit 5 causes the motor current flowing in the armature winding of the flow motor 3, the rotation angle of the rotor of the AC motor 3, Based on information such as the DC voltage of the three-phase inverter 6, a motor control calculation such as a well-known vector control method is performed, and an AC voltage command amount to be applied to the terminal of the AC motor 3 (hereinafter referred to as an AC voltage command). Is calculated. The DC voltage of the three-phase inverter 6 is detected by the voltage detector 10, and the motor current is detected by the current detectors 14a, 14b, and 14c. The rotation angle of the rotor is calculated based on the rotation signal output from the rotation detector 15.

交流電圧指令は、スイッチング信号生成部25によりパルス幅変調(Pulse Width Modulation;以下、PWMと称する)され、電力変換器4内のパワー素子を構成するトランジスタ7a乃至7fをスイッチングするための矩形波状のスイッチング信号に変換される。このスイッチング信号によってトランジスタ7a乃至7fがスイッチングすることで、微視的には矩形波状の、巨視的には正弦波状に分布する電圧が交流電動機3の端子に印加される。   The AC voltage command is subjected to pulse width modulation (hereinafter referred to as PWM) by the switching signal generation unit 25, and has a rectangular wave shape for switching the transistors 7a to 7f constituting the power elements in the power converter 4. Converted to a switching signal. The transistors 7 a to 7 f are switched by this switching signal, so that a voltage which is microscopically distributed in a rectangular wave shape or macroscopically in a sine wave shape is applied to the terminal of the AC motor 3.

制御ユニット5内では、信号入力インタフェース20を介して交流電動機の動作指令、電動機電流、回転、直流部電圧等の信号を受け取り、A/D変換器21、シリアル通信器22によって算術計算に使用できるデジタルデータへ加工される。また、回転信号に基づいて回転子の回転角度・速度算出手段23にて回転角度、及び回転速度を算出し、さらに制御演算部24により電動機制御演算を行い、交流電動機3に印加する交流電圧の指令量を算出する。   In the control unit 5, signals such as an AC motor operation command, motor current, rotation, and DC voltage are received via the signal input interface 20, and can be used for arithmetic calculation by the A / D converter 21 and the serial communication device 22. Processed into digital data. Further, the rotation angle and speed are calculated by the rotation angle / speed calculation means 23 of the rotor based on the rotation signal, the motor calculation calculation is further performed by the control calculation unit 24, and the AC voltage applied to the AC motor 3 is calculated. Calculate the command amount.

このとき、制御ユニット5から電力変換器4へのスイッチング信号の伝達には、例えばフォトカプラ等による絶縁通信素子13を用いた電気的絶縁が必要となる。即ち、特に交流電動機3が車両の駆動用動力源として用いられる場合の車載用電力変換装置に於いては、交流電動機3に数[Kw]から数十[Kw]程度の電力を供給するために、直流電源2の電圧範囲は40[V]から数百[V]程度となり、一方、制御ユニット5は十数[V]以下の電圧範囲で動作する電子回路によって構成されており、直流電源2に接続される電力変換器4に対して制御ユニット5が電気的に絶縁されていない場合、制御ユニット5が過電圧により損壊してしまう恐れがある。   At this time, transmission of the switching signal from the control unit 5 to the power converter 4 requires electrical insulation using the insulated communication element 13 such as a photocoupler. That is, in the in-vehicle power conversion device particularly when the AC motor 3 is used as a power source for driving the vehicle, in order to supply the AC motor 3 with electric power of about several [Kw] to several tens [Kw]. The voltage range of the DC power supply 2 is about 40 [V] to several hundred [V], while the control unit 5 is constituted by an electronic circuit that operates in a voltage range of tens [V] or less. If the control unit 5 is not electrically insulated from the power converter 4 connected to the control unit 5, the control unit 5 may be damaged by overvoltage.

同様の理由により、電動機電流、回転子の回転角度及び回転速度、直流部電圧の信号も、直流電源2に対して絶縁された状態で制御ユニット5に入力する必要がある。特に、直流部電圧は直流電源2に対して直接的に接続される電圧検出器10によって検出される信号であり、絶縁を充分考慮しなければならない。しかしながら、電動機制御の演算が必要とする高精度特性、及び即時伝達特性を満たしつつ、直流部電圧情報を連続時間でアナログ量のまま電気的に絶縁して電力変換器4から制御ユニット5まで伝送するのは困難となる。   For the same reason, the motor current, the rotation angle and rotation speed of the rotor, and the DC voltage signal must be input to the control unit 5 while being insulated from the DC power supply 2. In particular, the DC voltage is a signal detected by the voltage detector 10 that is directly connected to the DC power supply 2, and insulation must be fully considered. However, while satisfying the high-accuracy characteristics and immediate transmission characteristics required for the motor control calculation, the DC section voltage information is electrically isolated from the power converter 4 and transmitted to the control unit 5 in an analog amount for a continuous time. It becomes difficult to do.

絶縁通信素子13としては、トランス、及びフォトカプラ等を用いることができるが、トランスの場合は、伝送可能な信号は交流であり、時間的な振幅の変化量が少ない直流部電圧情報を高精度に伝送することはできない。また、フォトカプラの場合は、入力信号と出力信号の振幅比が一定とならず直線性が無いことから、同様に精度良く直流部電圧情報を伝送することはできない。   A transformer, a photocoupler, or the like can be used as the insulating communication element 13, but in the case of a transformer, the signal that can be transmitted is an alternating current, and the DC section voltage information with a small amount of change in temporal amplitude is highly accurate. Cannot be transmitted. In the case of a photocoupler, since the amplitude ratio of the input signal and the output signal is not constant and there is no linearity, DC part voltage information cannot be transmitted with high accuracy as well.

このため、電圧検出器10による直流部電圧の検出と制御ユニット5への情報伝送は、絶縁通信素子13の信号を離散時間で標本化し、大きさを量子化したデジタル信号に変換して次のように行われる。図9は、電力変換器4内の電圧検出器10が検出する直流部電圧の情報を制御ユニット5へ電気的に絶縁して伝送する処理経路を示すブロック図である。先ず、電圧検出器10からの直流部電圧信号は、信号入力インタフェース11に入力され、後段のマイクロコントローラ12により乗算、加算、減算回路等を用いて、取り扱い可能な範囲内の信号となるよう変換される。   For this reason, the detection of the DC voltage by the voltage detector 10 and the transmission of information to the control unit 5 are performed by sampling the signal of the insulating communication element 13 in discrete time and converting it into a digital signal whose magnitude is quantized. To be done. FIG. 9 is a block diagram illustrating a processing path for transmitting information on the DC voltage detected by the voltage detector 10 in the power converter 4 to the control unit 5 while being electrically insulated. First, the DC voltage signal from the voltage detector 10 is input to the signal input interface 11 and converted by the subsequent microcontroller 12 into a signal within a handleable range using a multiplication, addition, subtraction circuit, or the like. Is done.

マイクロコントローラ12は、アナログ値を算術計算に使用するデジタル値に変換するA/D変換器31、ソフトウェアによって算術計算を逐次実行する演算処理器32、デジタル値をマイクロコントローラ12の外部との間でシリアル通信するシリアル通信器33を含んでいる。マイクロコントローラ12に入力された直流部電圧信号は、A/D変換器31により標本化、量子化され、デジタル値に変換される。   The microcontroller 12 includes an A / D converter 31 that converts an analog value into a digital value used for arithmetic calculation, an arithmetic processor 32 that sequentially executes arithmetic calculation by software, and a digital value between the outside of the microcontroller 12. A serial communication device 33 for serial communication is included. The DC voltage signal input to the microcontroller 12 is sampled and quantized by the A / D converter 31 and converted into a digital value.

デジタル値に変換された信号は、続いて演算処理器32に入力され、更に、シリアル通信器33に受け渡される。シリアル通信器33は、直流部電圧信号のデジタル値を、例えばUART(Universal Asynchronous ReceiVer and Transmitter)といった半導体通信デバイスにより実現される調歩同期式シリアル通信方法等を用いて、二進数表現のデジタル値の各桁(「1」と「0」の二値で表現)を所定の時間刻み毎に時系列に出力する。マイクロコントローラ12内のこれらの動作は、クロック発振器34からのクロック信号に基づいて実行される。   The signal converted into the digital value is subsequently input to the arithmetic processor 32 and further transferred to the serial communication device 33. The serial communication device 33 converts the digital value of the DC voltage signal into a binary-represented digital value using an asynchronous serial communication method realized by a semiconductor communication device such as UART (Universal Asynchronous ReceiVer and Transmitter). Each digit (represented by binary values of “1” and “0”) is output in time series at predetermined time intervals. These operations in the microcontroller 12 are executed based on the clock signal from the clock oscillator 34.

次に、シリアル通信器33から出力されたシリアル通信信号は、絶縁通信素子13を介して電気的に絶縁されて制御ユニット5内に伝送され、信号入力インタフェース20により二値論理に対応する電圧レベルの立ち上がり、立ち下がり特性劣化等を回復する波形整形の後、マイクロコントローラ26へ入力される。マイクロコントローラ26は、シリアル通信器22、クロック発振機28、及び演算処理器27を備えている。演算処理器27は、図8で示されるA/D変換器21、回転角度・速度算出手段23、及び制御演算部24を含む。   Next, the serial communication signal output from the serial communication device 33 is electrically insulated via the insulation communication element 13 and transmitted to the control unit 5, and the voltage level corresponding to the binary logic by the signal input interface 20. After waveform shaping to recover the rise and fall characteristics degradation of the signal, it is input to the microcontroller 26. The microcontroller 26 includes a serial communication device 22, a clock oscillator 28, and an arithmetic processor 27. The arithmetic processor 27 includes an A / D converter 21, a rotation angle / speed calculator 23, and a control calculator 24 shown in FIG. 8.

信号入力インタフェース20により波形整形されたシリアル通信信号は、シリアル通信器22に受信され演算処理器27に受け渡される。演算処理器27は、この受信データを直流部電圧値として復号し、制御演算部24としての電動機制御の算術計算に使用する。これらマイクロコントローラ26内の動作は、クロック発振器28からのクロック信号に基づいて実行される。   The serial communication signal whose waveform has been shaped by the signal input interface 20 is received by the serial communication device 22 and transferred to the arithmetic processor 27. The arithmetic processor 27 decodes the received data as a DC section voltage value and uses it for arithmetic calculation of motor control as the control arithmetic section 24. These operations in the microcontroller 26 are executed based on a clock signal from the clock oscillator 28.

このとき、直流部電圧の検出から制御ユニット5への信号伝送の後、演算処理器27が利用可能なデジタルデータである直流部電圧値となるまでの手続き、処理負荷は次のように類別される。図10は、この手続きを示す一覧表である。まず、手続き1の「A/D変換器起動指示」により、直流部電圧信号をA/D変換するためのA/D変換器31を起動すると、所定の準備時間を要し後、動作可能状態となる。次に、手続き2の「サンプル、ホールド」により、直流部電圧の標本化(サンプリング)と値の保持(ホールド)がなされ、更に、手続き3の「A/D変換」により、保持された直流部電圧保持値の量子化、即ちデジタル値への変換が行われる。   At this time, after the signal transmission from the detection of the DC section voltage to the control unit 5, the procedure and processing load until the DC section voltage value, which is digital data usable by the arithmetic processor 27, is classified as follows. The FIG. 10 is a list showing this procedure. First, when the A / D converter 31 for A / D converting the DC part voltage signal is activated by the “A / D converter activation instruction” of the procedure 1, a predetermined preparation time is required, and then the operation is possible. It becomes. Next, the sampling of the DC part voltage (sampling) and the holding of the value (holding) are performed by “sample, hold” in procedure 2, and further, the held DC part by “A / D conversion” in procedure 3 The voltage holding value is quantized, that is, converted into a digital value.

手続き3によるA/D変換が終了すると、手続き4の「プログラム実行遅延」によりA/D変換結果が読み込み可能となったことを演算処理器32に通知し、これを受けて演算処理器32は現在実行中の処理を一時中断し変換結果読み込み処理が行えるよう処理を切り替える。続けて、手続き5の「変換結果読み込み、データ化」により、A/D変換結果を読み込み、制御ユニット5へのシリアル送信が可能となるデータ状態へと加工する。次に手続き6の「シリアル通信器起動、データセット」により、シリアル通信器33を起動し、上記送信用のデータをセットする。   When the A / D conversion by the procedure 3 is completed, the processor 32 is notified that the A / D conversion result can be read due to the “program execution delay” of the procedure 4, and the processor 32 receives the notification. The process that is currently being executed is temporarily suspended and the process is switched so that the conversion result reading process can be performed. Subsequently, the A / D conversion result is read and processed into a data state in which serial transmission to the control unit 5 is possible by the procedure 5 “Conversion result reading and digitization”. Next, according to “Serial communication device activation, data set” of procedure 6, the serial communication device 33 is activated and the data for transmission is set.

シリアル通信器33にセットされた直流部電圧値の送信用データは、手続き7の「データシリアル通信」により、二進数表現のデータ本体にスタートビット、ストップビット等の通信制御用ビット、パリティビットといったデータ転び検知用のビットが付加され、所定の刻み時間毎に信号線の電圧レベルを各桁(ビット)の論理値に対応して変化させた時系列データとして送信される。この信号線の電圧レベルの変化は、絶縁通信素子13、信号入力インタフェース20を経由して、制御ユニット5のシリアル通信器22に伝送され、受信データとして形成される。   The DC part voltage value transmission data set in the serial communication device 33 is a data representation of the binary number in the data representation of the binary number according to the procedure 7, such as a communication control bit such as a start bit and a stop bit, a parity bit, etc. Bits for detecting data shift are added and transmitted as time-series data in which the voltage level of the signal line is changed corresponding to the logical value of each digit (bit) at every predetermined interval. The change in the voltage level of the signal line is transmitted to the serial communication device 22 of the control unit 5 via the insulating communication element 13 and the signal input interface 20, and is formed as reception data.

シリアル通信データを受信し終え、受信データが形成されると、受信データが読み込み可能となったことを演算処理器27に通知し、これを受けた演算処理器27は、手続き8の「プログラム実行遅延」により現在実行中の処理を一時中断して受信データ読み込み処理が行えるよう処理を切り替える。更に、手続き9「シリアル通信受信データ読み込み、受信エラー確認」により、受信データを読み込むと供に受信エラー発生の有無を確認し、受信エラーが発生していなければ、読み込んだデータを加工して直流部電圧値として復号する。   When the reception of the serial communication data is completed and the reception data is formed, the arithmetic processing unit 27 is notified that the reception data can be read. Due to the “delay”, the current processing is temporarily interrupted, and the processing is switched so that the received data reading processing can be performed. Furthermore, according to procedure 9 “Read serial communication received data, confirm reception error”, when the received data is read, whether or not a reception error has occurred is confirmed. If no reception error has occurred, the read data is processed and DC Decoded as a partial voltage value.

この発明の基礎となる技術1による車載用電力変換装置に於いて、いま、交流電動機3の出力トルクの制御によって動力制御が行われるとする。このとき、交流電動機3の制御演算に使う直流部電圧の情報が電圧検出器10により検出されてから、制御演算部24での電動機制御演算に反映されるまでの経過時間は無駄時間に相当し、制御系の周波数伝達特性における位相特性に影響を与える。ここで、制御系の通過域上限周波数における位相の遅れが180°を境界として少ないか多いか、少ない場合にどの程度180°に近いかは、制御系が安定であるか否か、応答がどの程度振動的であるかと相関を持っている。   In the in-vehicle power converter according to the technology 1 that is the basis of the present invention, it is assumed that power control is performed by controlling the output torque of the AC motor 3. At this time, the elapsed time from when the voltage detector 10 detects information on the DC section voltage used for the control calculation of the AC motor 3 until it is reflected in the motor control calculation in the control calculation section 24 corresponds to a dead time. This affects the phase characteristics of the frequency transfer characteristics of the control system. Here, the phase delay at the upper limit frequency in the pass band of the control system is small or large at 180 ° as a boundary, or how close to 180 ° when the phase delay is small, whether the control system is stable or not and which response There is a correlation with the degree of vibration.

このため、制御系の通過域上限周波数における位相の遅れが少ない方が望ましく、これは直流部電圧情報の伝送に要する経過時間が短い方が良いことを示す。交流電動機3の出力トルク制御において、目標出力トルクに対する実出力トルクの追従速度(速応性)の要求により、制御系の通過域上限周波数を318.3[Hz](2000[rad/s])に設定した場合、直流部電圧情報の伝送に要する経過時間が1[ms]の時、位相の遅れは0.001×318.3×360°=114.6°となり、位相遅れの上限目安である180°に対して65.4°しか余裕がない。制御対象としての交流電動機3の位相遅れ(応答遅れ)と制御演算の位相遅れの合計が65.4°を超えれば、この制御系は不安定となってしまう。   For this reason, it is desirable that the phase delay at the upper limit frequency in the passband of the control system is small, which indicates that it is better that the elapsed time required for transmission of the DC part voltage information is short. In the output torque control of the AC motor 3, the upper limit frequency of the pass band of the control system is set to 318.3 [Hz] (2000 [rad / s]) according to the request of the follow-up speed (speed response) of the actual output torque with respect to the target output torque. When set, when the elapsed time required for transmission of DC section voltage information is 1 [ms], the phase delay is 0.001 × 318.3 × 360 ° = 14.6 °, which is an upper limit guideline for the phase delay. There is only 65.4 ° margin for 180 °. If the sum of the phase delay (response delay) of the AC motor 3 as the control target and the phase delay of the control calculation exceeds 65.4 °, the control system becomes unstable.

一方、伝送に要する経過時間が100[us]と短時間である場合、位相の遅れは0.0001×318.3×360°=11.5°となり、180°に対して168.5°の余裕を持つ。このように、直流部電圧情報の伝送に要する経過時間は、制御性能に大きく影響を与える要素であり、短時間であるほど望ましい。   On the other hand, when the elapsed time required for transmission is as short as 100 [us], the phase delay is 0.0001 × 318.3 × 360 ° = 11.5 °, which is 168.5 ° with respect to 180 °. Have a margin. Thus, the elapsed time required for transmission of the DC section voltage information is a factor that greatly affects the control performance, and it is desirable that the time is shorter.

発明の基礎となる技術2.
図11は、この発明の基礎となる別の車載用電力変換装置を含むシステム全体の構成図を示す。この車載用電力変換装置は、バッテリー等の直流電源2からの入力電圧を所望の目標出力電圧と一致するように電圧変換して電気負荷に供給するDC−DCコンバータ36を含んでいる。電力変換器4を構成するDC−DCコンバータ36は、入力フィルタコンデンサ37、リアクトル38、トランジスタ39a、39bとフライホイールダイオード40a、40bを逆並列に接続したパワー素子、及び平滑コンデンサ9からなり、トランジスタ39a、39bをスイッチングすることでリアクトル38のエネルギーの蓄積、放出を調整して電気負荷35の端子に印加する出力電圧を制御する。
1. Technology underlying the invention
FIG. 11 shows a configuration diagram of the entire system including another in-vehicle power conversion device that is the basis of the present invention. This in-vehicle power conversion device includes a DC-DC converter 36 that converts an input voltage from a DC power source 2 such as a battery into a desired target output voltage and supplies it to an electric load. The DC-DC converter 36 constituting the power converter 4 includes an input filter capacitor 37, a reactor 38, a power element in which transistors 39a and 39b and flywheel diodes 40a and 40b are connected in antiparallel, and a smoothing capacitor 9, and the transistor The output voltage applied to the terminal of the electric load 35 is controlled by adjusting the storage and release of the energy of the reactor 38 by switching 39a and 39b.

ここで、DC−DCコンバータ36の出力電圧を、所望の目標出力電圧と一致するよう制御するために、制御ユニット5内の制御演算部24によりDC−DCコンバータ36の出力側直流部電圧、即ち平滑コンデンサ9の端子間電圧を帰還し目標出力電圧と突き合わせて出力電圧制御演算を行い、トランジスタ39a、39bのスイッチングのデューティ比を算出する。次に、算出したデューティ比に基づいて、スイッチング信号生成部25によりスイッチング信号を生成しトランジスタ39a、39bを駆動する。   Here, in order to control the output voltage of the DC-DC converter 36 so as to coincide with a desired target output voltage, the control arithmetic unit 24 in the control unit 5 outputs the DC voltage on the output side of the DC-DC converter 36, that is, The voltage between the terminals of the smoothing capacitor 9 is fed back and matched with the target output voltage to perform an output voltage control calculation to calculate the switching duty ratio of the transistors 39a and 39b. Next, based on the calculated duty ratio, the switching signal generator 25 generates a switching signal to drive the transistors 39a and 39b.

図11に示す車載用電力変換装置の場合、図8に示した電動機制御に用いる車載用電力変換装置と同様、制御ユニット5は、十数[V]以下の電圧範囲で動作する電子回路によって構成されるため、直流電源2に接続される電力変換器4に対して電気的な絶縁がされていなければ、過電圧により損壊してしまう。従って、DC−DCコンバータ36の出力側直流部電圧情報は、電気的に絶縁して制御ユニット5へ伝送する必要があり、図8に示した電動機制御に用いる電力変換装置の場合と同様にして、出力側直流部電圧情報の伝送は、図9に示した処理経路に基づき、電力変換器4内のマイクロコントローラ12を用いた図10に示した手続きでのシリアル通信によって実現される。   In the case of the in-vehicle power conversion device shown in FIG. 11, the control unit 5 is configured by an electronic circuit that operates in a voltage range of tens [V] or less, like the in-vehicle power conversion device used for motor control shown in FIG. Therefore, if the power converter 4 connected to the DC power source 2 is not electrically insulated, the power converter 4 is damaged due to overvoltage. Therefore, it is necessary to electrically insulate and transmit the output side direct current voltage information of the DC-DC converter 36 to the control unit 5, and in the same manner as in the case of the power conversion device used for motor control shown in FIG. The transmission of the output side DC section voltage information is realized by serial communication in the procedure shown in FIG. 10 using the microcontroller 12 in the power converter 4 based on the processing path shown in FIG.

このように構成されたDC−DCコンバータを含む車載用電力変換装置の場合も、出力電圧が所望の目標出力電圧に追従して一致するよう制御して電圧変換を行うとき、DC−DCコンバータの出力側直流部電圧の情報が電圧検出器10で検出されてから、制御演算部24での出力電圧制御演算に反映されるまでの経過時間は、無駄時間に相当し、出力電圧制御系の通過域上限周波数に対して相対的に短い時間でなければ、出力電圧制御特性が劣化して充分な性能を得られないこととなる。   Also in the case of an in-vehicle power converter including a DC-DC converter configured as described above, when performing voltage conversion by performing control so that the output voltage follows and matches a desired target output voltage, the DC-DC converter The elapsed time from when the information on the output side DC section voltage is detected by the voltage detector 10 until it is reflected in the output voltage control calculation in the control calculation section 24 is equivalent to a dead time and passes through the output voltage control system. Unless the time is relatively short with respect to the upper limit frequency, the output voltage control characteristics deteriorate and sufficient performance cannot be obtained.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る車載用電力変換装置を含むシステム全体の構成図であり、図中、図8に示す部分と同一または相当部分にはそれと同一符号を付して示している。図1に於いて、バッテリー等の直流電源2の直流電力は、車載用電力変換装置1により交流電力に変換されて、自動車の動力源となる交流電動機3に供給される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a configuration diagram of the entire system including an in-vehicle power converter according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, the same or corresponding parts as those shown in FIG. Show. In FIG. 1, direct current power of a direct current power source 2 such as a battery is converted into alternating current power by an in-vehicle power conversion device 1 and supplied to an alternating current motor 3 serving as a power source of an automobile.

車載用電力変換装置1は、電力変換器4、制御ユニット5、及び交流電動機3に流れる電動機電流を検出する電動機電流検出器14a、14b、14cとから構成されている。電力変換器4は、三相インバータ6と、電力変換器4の直流部電圧を検出する電圧検出器10と、直流部電圧をその変化範囲最大値で規格化する直流部電圧入力インタフェース11と、規格化後の直流部電圧をデルタシグマ変調して直流部電圧変調信号を出力するデルタシグマ変調器45、及び直流部電圧変調信号を電気的に絶縁して制御ユニット5へ伝送する絶縁通信素子13とを備えている。   The in-vehicle power converter 1 includes a power converter 4, a control unit 5, and motor current detectors 14 a, 14 b, and 14 c that detect a motor current flowing through the AC motor 3. The power converter 4 includes a three-phase inverter 6, a voltage detector 10 that detects the DC voltage of the power converter 4, a DC voltage input interface 11 that normalizes the DC voltage with the maximum value of the change range, A delta sigma modulator 45 that delta-sigma modulates the standardized DC voltage and outputs a DC voltage modulated signal, and an insulated communication element 13 that electrically insulates the DC voltage modulated signal and transmits it to the control unit 5 And.

三相インバータ6は、トランジスタ7a乃至7f、フライホイールダイオード8a乃至8f、平滑コンデンサ9とから構成される。トランジスタ7aのエミッタはトランジスタ7bのコレクタに接続され、フライホイールダイオード8aはトランジスタ7aに逆並列となるようにそのアノードがトランジスタ7aのエミッタに、カソードがトランジスタ7aのコレクタに接続されている。   The three-phase inverter 6 includes transistors 7a to 7f, flywheel diodes 8a to 8f, and a smoothing capacitor 9. The emitter of the transistor 7a is connected to the collector of the transistor 7b, and the flywheel diode 8a has an anode connected to the emitter of the transistor 7a and a cathode connected to the collector of the transistor 7a so as to be in antiparallel with the transistor 7a.

又、フライホイールダイオード8bは、トランジスタ7bに逆並列となるようにそのアノードがトランジスタ7bのエミッタに、カソードがトランジスタ7bのコレクタに接続され、これらトランジスタ7a、7b、フライホイールダイオード8a、8bによりU相アームが構成される。また、トランジスタ7a、7b、フライホイールダイオード8a、8bと相似の接続関係によってトランジスタ7c、7d、フライホイールダイオード8c、8dによりV相アームが、トランジスタ7e、7f、フライホイールダイオード8e、8fによりW相アームが構成される。   The flywheel diode 8b has an anode connected to the emitter of the transistor 7b and a cathode connected to the collector of the transistor 7b so as to be in antiparallel with the transistor 7b. The transistors 7a and 7b and the flywheel diodes 8a and 8b A phase arm is constructed. The transistors 7a and 7b and the flywheel diodes 8a and 8b have similar connection relations so that the transistors 7c and 7d and the flywheel diodes 8c and 8d have a V-phase arm, and the transistors 7e and 7f and the flywheel diodes 8e and 8f have a W-phase. An arm is configured.

平滑コンデンサ9の一端は、各相アームの図に於いて上端であるトランジスタ7a、7c、7eのコレクタと供に直流電源2の出力の高電位側端子Pに接続され、平滑コンデンサ9の他端は、各相アームの図に於いて下端であるトランジスタ7b、7d、7fのエミッタと供に直流電源2の出力の低電位側端子Nに接続される。 One end of the smoothing capacitor 9 is connected to the high potential side terminal P 0 of the output of the DC power source 2 together with the collectors of the transistors 7 a, 7 c, 7 e which are the upper ends in the respective phase arm diagrams. end is a lower end in view of each phase arm transistors 7b, 7d, is connected to the low potential side terminal N 0 of the output of the DC power source 2 to supply the emitter of 7f.

更に、U相アームの中間点であるトランジスタ7aのエミッタとトランジスタ7bのコレクタの接続部には,交流電動機3のU相端子が接続される。同様にV相アームの中間点であるトランジスタ7cのエミッタとトランジスタ7dのコレクタの接続部には、交流電動機3のV相端子が、W相アームの中間点であるトランジスタ7eのエミッタとトランジスタ7fのコレクタの接続部には、交流電動機3のW相端子が、それぞれ接続される。
したがってトランジスタ7aから7fをスイッチングして導通、非導通を切り替えることにより、交流電動機3の端子電圧を調整することができる。
Further, the U-phase terminal of the AC motor 3 is connected to a connection portion between the emitter of the transistor 7a and the collector of the transistor 7b, which is an intermediate point of the U-phase arm. Similarly, the V-phase terminal of the AC motor 3 is connected to the emitter of the transistor 7e, which is the middle point of the W-phase arm, and the transistor 7f, at the connection portion between the emitter of the transistor 7c, which is the middle point of the V-phase arm, and the collector of the transistor 7d. The W-phase terminal of the AC motor 3 is connected to the collector connection part.
Therefore, the terminal voltage of AC electric motor 3 can be adjusted by switching transistors 7a to 7f to switch between conduction and non-conduction.

制御ユニット5は、信号入力インタフェース20と、A/D変換器21と、シリアル通信器22と、回転角度・速度算出手段23と、制御演算部24と、スイッチング信号生成部25、及び復調手段46を備えている。制御ユニット5は、交流電動機3の動作指令、電動機電流、交流電動機3の回転子の回転角度、回転速度、直流部電圧等の信号を受け取り、これらの情報に基づき電動機制御演算を行い、三相インバータ6の各トランジスタ7a乃至7fを動作させるためのスイッチング信号を生成し、三相インバータ6へ伝送する。   The control unit 5 includes a signal input interface 20, an A / D converter 21, a serial communication device 22, a rotation angle / speed calculation unit 23, a control calculation unit 24, a switching signal generation unit 25, and a demodulation unit 46. It has. The control unit 5 receives signals such as the operation command of the AC motor 3, the motor current, the rotation angle of the rotor of the AC motor 3, the rotation speed, and the DC voltage, and performs motor control calculation based on these information, A switching signal for operating each of the transistors 7 a to 7 f of the inverter 6 is generated and transmitted to the three-phase inverter 6.

以上のように構成された車載用電力変換装置に於いて、電力変換器4内の直流部電圧の情報は、電気的に絶縁され、以下に述べる構成、経路により制御ユニット5へ伝送される。図2は、直流部電圧情報伝送の詳細な構成、経路を示すブロック図であり、図2を用いて直流部電圧情報の伝送について説明する。先ず、電圧検出器10が電力変換器4の直流部電圧を検出し、直流部電圧信号を出力する。この信号は直流部電圧入力インタフェース11へ入力され、予め設定された電圧変化範囲の最大値で規格化された、0.0から1.0を値域とする規格化直流部電圧信号となる。規格化は直流部電圧信号を直流部電圧入力インタフェース11内の増幅回路に通すことで行われる。   In the on-vehicle power converter configured as described above, the information on the DC voltage in the power converter 4 is electrically insulated and transmitted to the control unit 5 by the configuration and path described below. FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration and path of DC part voltage information transmission, and DC part voltage information transmission will be described with reference to FIG. First, the voltage detector 10 detects the DC part voltage of the power converter 4 and outputs a DC part voltage signal. This signal is input to the DC part voltage input interface 11 and becomes a standardized DC part voltage signal having a value range of 0.0 to 1.0 normalized by a maximum value of a preset voltage change range. Normalization is performed by passing the DC voltage signal through the amplifier circuit in the DC voltage input interface 11.

デルタシグマ変調器45は、規格化直流部電圧信号が入力されると、これを変調して直流部電圧変調信号となす。ここで、デルタシグマ変調器45は、サンプラ51と、減算器52と、加算器53と、遅延器54、56と、1ビット量子化器55と、1ビットD/A変換器57と、増幅回路58と、クロック発振器59、及び分周器60とから構成されている。このデルタシグマ変調器45は、以下のように動作する。   When the standardized DC part voltage signal is input, the delta sigma modulator 45 modulates it to form a DC part voltage modulated signal. Here, the delta-sigma modulator 45 includes a sampler 51, a subtractor 52, an adder 53, delay units 54 and 56, a 1-bit quantizer 55, a 1-bit D / A converter 57, and an amplification. The circuit 58 includes a clock oscillator 59 and a frequency divider 60. The delta sigma modulator 45 operates as follows.

先ず、デルタシグマ変調器45に入力された規格化直流部電圧信号は、サンプラ51によりサンプリング周期Δtmで標本化される。このサンプリング周期Δtmは、制御ユニット5の制御演算部24での電動機制御演算に於ける直流部電圧値の更新単位時間に相当し、電動機制御の制御通過域上限周波数の逆数(=周期)に比べて1/10倍程度以上の短周期に設定され、直流部電圧情報伝送の経過時間による位相の遅れを低減する他、巨視的には電圧値の変化が連続的とみなせるようにされている。   First, the standardized DC voltage signal input to the delta sigma modulator 45 is sampled by the sampler 51 with a sampling period Δtm. This sampling period Δtm corresponds to the update unit time of the DC unit voltage value in the motor control calculation in the control calculation unit 24 of the control unit 5, and is compared with the reciprocal (= cycle) of the control passband upper limit frequency of the motor control. In addition to reducing the phase delay due to the elapsed time of DC part voltage information transmission, macroscopically, the change in voltage value can be regarded as continuous.

次に、減算器52は、標本化後の規格化直流部電圧信号から1ビットD/A変換器57の出力、即ち1ビット量子化器55の出力を1クロック遅延しアナログ量に変換した信号を減算し、加算器53へ伝達する。続いて加算器53は、減算器52の出力と遅延器54の出力を加算し出力する。ここで加算器53と遅延器54は、1クロック前周期の積分結果に今回周期の入力値を加算する離散時間積分器を構成している。   Next, the subtractor 52 delays the output of the 1-bit D / A converter 57 from the standardized DC voltage signal after sampling, that is, the output of the 1-bit quantizer 55 by one clock and converts it into an analog quantity. Is transmitted to the adder 53. Subsequently, the adder 53 adds the output of the subtractor 52 and the output of the delay unit 54 and outputs the result. Here, the adder 53 and the delay unit 54 constitute a discrete-time integrator that adds the input value of the current cycle to the integration result of the previous clock cycle.

更に、加算器53の出力は、1ビット量子化器55により閾値0.0との大小比較が行われ、0.0以上(符号がプラス)の場合は論理値「1」が、0.0未満(符号がマイナス)の場合は論理値「−1」が出力される。この1ビット量子化器55の出力は、上記のように遅延器56、1ビットD/A変換器57を通過して減算器52に帰還される。   Further, the output of the adder 53 is compared with the threshold value 0.0 by the 1-bit quantizer 55, and when the value is 0.0 or more (sign is positive), the logical value “1” is 0.0. When the value is less than (the sign is minus), the logical value “−1” is output. The output of the 1-bit quantizer 55 passes through the delay unit 56 and 1-bit D / A converter 57 as described above and is fed back to the subtractor 52.

以上の、サンプラ51の入力から1ビット量子化器55の出力までの間の動作は、標本化した入力信号と1クロック前周期の1ビット量子化出力論理を比較し、その差分(量子化誤差)を積分することで、即ち負帰還で積分することで、平均的には量子化誤差がゼロに近付くよう二値論理でパルス密度変調した信号を出力するものとなっている。   The above operation from the input of the sampler 51 to the output of the 1-bit quantizer 55 compares the sampled input signal with the 1-bit quantized output logic of the previous clock cycle, and the difference (quantization error). ), That is, by integrating with negative feedback, a signal whose pulse density is modulated by binary logic so that the quantization error approaches zero on average is output.

このとき、遅延器54、56は、クロック発振器59が出力するクロック信号に基づき周期Δteを1クロックの単位として遅延処理する。又、サンプラ51は、クロック発振器59からのクロック信号を分周器60で分周した周期Δtmをサンプリング周期として標本化する。即ち、上記のようにサンプリング周期Δtmは、電動機制御の制御通過域上限周波数の逆数(=周期)に比べて1/10倍程度以上の周期に設定し、又、周期Δteの整数倍がサンプリング周期Δtmとなるようクロック信号を生成する。   At this time, the delay units 54 and 56 perform delay processing with the period Δte as a unit of one clock based on the clock signal output from the clock oscillator 59. Further, the sampler 51 samples the period Δtm obtained by dividing the clock signal from the clock oscillator 59 by the frequency divider 60 as a sampling period. That is, as described above, the sampling period Δtm is set to a period of about 1/10 or more of the reciprocal (= period) of the control passband upper limit frequency of the motor control, and an integral multiple of the period Δte is the sampling period. A clock signal is generated so as to be Δtm.

次に、増幅回路58は、1ビット量子化器55の出力にオフセット量としての論理値「1」を加算後、1/2倍して、値が「1」、「0」の二値で変化するよう変化幅を変換後、論理値「1」に対して電圧レベル「H」が、論理値「0」に対して電圧レベル「L」が、夫々対応するように設定して直流部電圧変調信号となし、デルタシグマ変調器45から出力する。更に、この直流部電圧変調信号は、フォトカプラやトランス等の絶縁通信素子13により電気的に絶縁されて制御ユニット5へ伝送される。   Next, the amplifying circuit 58 adds a logical value “1” as an offset amount to the output of the 1-bit quantizer 55, and then doubles the result to obtain a binary value of “1” and “0”. After converting the change width so as to change, the voltage level “H” is set to correspond to the logical value “1”, and the voltage level “L” is set to correspond to the logical value “0” to set the DC part voltage. No modulation signal is output from the delta-sigma modulator 45. Further, the DC voltage modulation signal is electrically insulated by an insulated communication element 13 such as a photocoupler or a transformer and transmitted to the control unit 5.

続いて、制御ユニット5内の信号入力インタフェース20は、直流部電圧変調信号を入力し振幅を2倍した後、論理値「1」相当の電圧レベルを減算し復調手段46へ出力する。この処理により、直流部電圧変調信号は、論理値「1」、「−1」に対応した電圧レベルとなるよう設定される。   Subsequently, the signal input interface 20 in the control unit 5 inputs the DC voltage modulation signal, doubles the amplitude, subtracts the voltage level corresponding to the logical value “1”, and outputs the result to the demodulator 46. With this process, the DC voltage modulation signal is set to a voltage level corresponding to the logical values “1” and “−1”.

次に、復調手段46は、信号入力インタフェース20を通過した直流部電圧変調信号に基づき、直流部電圧値を復調する。ここで、復調手段46は、サンプラ61、64と、加算器62と、遅延器63、68と、増幅回路65と、クロック発振器66、及び分周器67から構成されており、その詳細な動作は次のようになる。   Next, the demodulator 46 demodulates the DC voltage value based on the DC voltage modulation signal that has passed through the signal input interface 20. Here, the demodulating means 46 includes samplers 61 and 64, an adder 62, delay units 63 and 68, an amplifier circuit 65, a clock oscillator 66, and a frequency divider 67, and its detailed operation. Is as follows.

先ず、サンプラ61は、信号入力インタフェース20の出力信号をサンプリング周期Δteで標本化し、その電圧レベルに対応した論理値(「1」か「−1」のいずれか)を加算器62へ出力する。次に、加算器62は、サンプラ61からの論理値と遅延器63の出力を加算し出力する。遅延器63は、加算器62の出力を1クロック遅延し伝送しており、加算器62と遅延器63とは、1クロック前周期の結果に今回周期の入力論理値を加算する論理状態計数器69を構成している。   First, the sampler 61 samples the output signal of the signal input interface 20 at the sampling period Δte, and outputs a logical value (either “1” or “−1”) corresponding to the voltage level to the adder 62. Next, the adder 62 adds the logical value from the sampler 61 and the output of the delay unit 63 and outputs the result. The delay unit 63 delays and transmits the output of the adder 62 by one clock, and the adder 62 and the delay unit 63 add the input logic value of the current cycle to the result of the previous cycle. 69 is constituted.

更に、加算器62が出力する論理状態計数結果は、サンプラ64によってサンプリング周期Δtmで標本化され、増幅回路65へ伝達の後、Δte/Δtm倍されて直流部電圧値となる。即ち、直流部電圧情報の更新単位時間に当たるサンプリング周期Δtmにわたって直流部電圧変調信号の論理を計数し、論理値「1」、「−1」の分布状態をΔtm毎にまとめ、変調前の直流部電圧を再現(復調)することとなる。この直流部電圧値は、制御演算部24へ伝送されて、電動機制御演算の入力情報として使用される。尚、ここで復調した直流部電圧値は規格化後のものであり、0.0から1.0を値域とする。物理量として直流部電圧値を得るためには、さらに電圧変化範囲の最大値を乗ずる。   Further, the logic state count result output from the adder 62 is sampled by the sampler 64 at the sampling period Δtm, transmitted to the amplifier circuit 65, and then multiplied by Δte / Δtm to become the DC voltage value. That is, the logic of the DC voltage modulation signal is counted over the sampling period Δtm corresponding to the update unit time of the DC voltage information, the distribution states of the logical values “1” and “−1” are grouped for each Δtm, The voltage will be reproduced (demodulated). This DC unit voltage value is transmitted to the control calculation unit 24 and used as input information for the motor control calculation. The DC voltage value demodulated here is after normalization, and the value range is 0.0 to 1.0. In order to obtain the DC voltage value as a physical quantity, the maximum value of the voltage change range is further multiplied.

ここで、サンプラ61と遅延器63、68とは、クロック発振器66が出力するクロック信号に基づきデルタシグマ変調器45と同様の周期Δteを1クロックの単位として動作する。又、サンプラ64は、クロック発振器66からのクロック信号を分周器67で分周した周期Δtmをサンプリング周期として、論理状態計数器69の出力を標本化する。   Here, the sampler 61 and the delay units 63 and 68 operate based on the clock signal output from the clock oscillator 66 with the same period Δte as that of the delta sigma modulator 45 as a unit of one clock. The sampler 64 samples the output of the logic state counter 69 with a period Δtm obtained by dividing the clock signal from the clock oscillator 66 by the frequency divider 67 as a sampling period.

一方、論理状態計数器69は、分周器67の出力を遅延器68で1クロックΔteだけ遅延した信号に基づき、周期Δtm毎に計数値をゼロにクリアする。即ち、論理状態計数器69は、周期Δtmを時間範囲として毎周期内の論理状態を計数し、計数結果をサンプラ64が標本化したタイミングの1クロックΔte後に計数値をゼロにクリアして、再び、論理状態の計数を始めるよう動作する。   On the other hand, the logic state counter 69 clears the count value to zero every period Δtm based on a signal obtained by delaying the output of the frequency divider 67 by 1 clock Δte by the delay unit 68. That is, the logic state counter 69 counts the logic state in each cycle with the period Δtm as a time range, clears the count value to zero after one clock Δte of the timing when the sampler 64 has sampled, and again Operate to begin counting logic states.

以上説明した直流部電圧情報の変調、復調の動作波形は、図3のように示される。図3に於いて、(a)は変調前の直流部電圧信号と対応する復調後の直流部電圧値を、(b)は復調手段46内での論理状態計数値と復調後の直流部電圧値を、夫々示しており、いずれも横軸は縮尺が共通の時間軸である。   The operation waveforms of the modulation and demodulation of the DC section voltage information described above are shown in FIG. In FIG. 3, (a) shows the DC part voltage value after demodulation corresponding to the DC part voltage signal before modulation, and (b) shows the logic state count value in the demodulating means 46 and the DC part voltage after demodulation. Each value is shown, and in each case, the horizontal axis is a time axis having a common scale.

図3の(a)の特性線Vc1は、信号入力インタフェース11の出力する規格化直流部電圧であり、連続時間で変化する信号である。特性線Vd1は、特性線Vc1をデルタシグマ変調器45内のサンプラ51で周期Δtmにて標本化した標本化後規格化直流部電圧であり、階段状に離散時間で変化する信号である。さらに特性線Vm1は、復調手段46が出力する直流部電圧値の復調結果である。   A characteristic line Vc1 in FIG. 3A is a standardized DC voltage output from the signal input interface 11, and is a signal that changes in continuous time. A characteristic line Vd1 is a post-sampled standardized DC voltage obtained by sampling the characteristic line Vc1 with the sampler 51 in the delta-sigma modulator 45 at a period Δtm, and is a signal that changes stepwise in discrete time. Further, the characteristic line Vm1 is a demodulation result of the DC voltage value output from the demodulating means 46.

図3に於いて、時刻Taで標本化された規格化直流部電圧は、周期Δtm後の時刻Ta’に直流部電圧値として復調される。また、時刻Tbで標本化された規格化直流部電圧は周期Δtm後の時刻Tb’に、時刻Tcで標本化された規格化直流部電圧は周期Δtm後の時刻Tc’に、夫々直流部電圧値として復調される。ここで時刻Ta’は時刻Tbに、時刻Tb’は時刻Tcに夫々一致する。信号入力インタフェース11での規格化処理は、デルタシグマ変調器45での変調処理、及び復調手段46での復調処理に比べてはるかに高速に時間遅延が少なく実行されることから、電圧検出器10が検出する直流部電圧は、ほぼ周期Δtm後に復調手段46から直流部電圧値として再現(復調)される。   In FIG. 3, the standardized DC section voltage sampled at time Ta is demodulated as a DC section voltage value at time Ta 'after a period Δtm. Also, the normalized DC section voltage sampled at time Tb is the DC section voltage at time Tb ′ after the period Δtm, and the normalized DC section voltage sampled at time Tc is the DC section voltage at time Tc ′ after the period Δtm. Demodulated as a value. Here, time Ta 'coincides with time Tb, and time Tb' coincides with time Tc. Since the normalization processing at the signal input interface 11 is performed at a much higher speed and with less time delay than the modulation processing at the delta-sigma modulator 45 and the demodulation processing at the demodulation means 46, the voltage detector 10 Is detected (demodulated) as a DC voltage value from the demodulator 46 after a period Δtm.

又、図3の(b)に示す特性線CNT1は、論理状態計数器69が出力する直流部電圧変調信号の論理状態計数結果をΔte/Δtm倍して表示したものであり、周期Δtm毎にゼロにクリアされて鋸波状の波形となる。特性線Vm1は図3の(a)に示されるものと同じで、サンプラ64が論理状態計数値の鋸波状波形の頂点に対応する時刻Ta’、Tb’、Tc’、‥で標本化し、増幅回路65でΔte/Δtm倍した直流部電圧値の復調結果である。   Also, a characteristic line CNT1 shown in FIG. 3 (b) is obtained by multiplying the logical state counting result of the DC part voltage modulation signal output from the logical state counter 69 by Δte / Δtm, and is displayed every period Δtm. It is cleared to zero and becomes a sawtooth waveform. The characteristic line Vm1 is the same as that shown in FIG. 3A, and the sampler 64 samples and amplifies at the times Ta ′, Tb ′, Tc ′,... Corresponding to the top of the sawtooth waveform of the logic state count value. This is a result of demodulating the DC voltage value multiplied by Δte / Δtm by the circuit 65.

図4は、直流部電圧情報更新周期のΔtmに時間を拡大した直流部電圧情報の変調、復調の動作波形であり、(a)は変調前の直流部電圧信号を、(b)はデルタシグマ変調器45の積分動作部分の出力(加算器53の出力)を、(c)は直流部電圧変調信号を、(d)は復調手段46内での論理状態計数値と復調後の直流部電圧値を、夫々示しており、いずれも横軸は縮尺が共通の時間軸である。   4A and 4B are operation waveforms for modulation and demodulation of DC part voltage information with the time extended to Δtm of the DC part voltage information update period. FIG. 4A shows a DC part voltage signal before modulation, and FIG. 4B shows a delta sigma. The output of the integration operation part of the modulator 45 (the output of the adder 53), (c) the DC part voltage modulation signal, (d) the logic state count value in the demodulating means 46 and the DC part voltage after demodulation. Each value is shown, and in each case, the horizontal axis is a time axis having a common scale.

図4の(a)に於いて、特性線Vc2は信号入力インタフェース11の出力する規格化直流部電圧、特性線Vd2は特性線Vc2をデルタシグマ変調器45内のサンプラ51で周期Δtmにて標本化した標本化後規格化直流部電圧である。サンプラ51は、時刻TdでVc2を標本化し、次いでΔtm後の時刻Teで標本化しており、時刻Tdから時刻Teまでは時刻Tdで標本化した値が保持される。   In FIG. 4A, the characteristic line Vc2 is a standardized DC voltage output from the signal input interface 11, and the characteristic line Vd2 is a sample of the characteristic line Vc2 by the sampler 51 in the delta-sigma modulator 45 at a period Δtm. It is the normalized DC part voltage after sampling. The sampler 51 samples Vc2 at time Td and then samples it at time Te after Δtm, and holds the value sampled at time Td from time Td to time Te.

図4の(b)に於いて、特性線Itg2はデルタシグマ変調器45の積分動作部分の出力、図4の(c)に於いて特性線Msig2は直流部電圧変調信号であり、特性線Itg2を1ビット量子化器55に通して閾値0.0と大小比較した結果を二値論理「1」、「−1」で表現した後、増幅回路58に通して電圧レベル「H」と電圧レベル「L」で信号伝送する関係にある。図4に於いて、Itg2が閾値0.0未満でマイナス値の場合に直流部電圧変調信号は電圧レベル「L」であり、Itg2が閾値0.0以上でプラス値の場合に直流部電圧変調信号は電圧レベル[L]である。   In FIG. 4B, the characteristic line Itg2 is an output of the integration operation portion of the delta-sigma modulator 45, and in FIG. 4C, the characteristic line Msig2 is a DC voltage modulation signal, and the characteristic line Itg2 Is passed through a 1-bit quantizer 55 and the result of comparing with a threshold value 0.0 is expressed by binary logic “1” and “−1”, and then passed through an amplifying circuit 58 to a voltage level “H” and a voltage level. The signal transmission is “L”. In FIG. 4, when itg2 is less than the threshold value 0.0 and a negative value, the DC voltage modulation signal is a voltage level "L", and when Itg2 is a threshold value 0.0 or more and a positive value, the DC voltage modulation is performed. The signal is at voltage level [L].

ここで、積分動作、1ビット量子化動作は、1クロック周期Δteを処理単位時間としており、また、Δteの整数倍がΔtmとなるようクロック信号が生成されるため、標本化後規格化直流部電圧の変調信号は、周期Δtmを電圧情報の展開、伝送期間として逐次パルス列として伝送されて行く。このときのΔtmとΔteの比率が変調情報の分解能に相当し、Δtmに対してΔteが小さいほど、変調、復調に起因して復調後の直流部電圧値に発生する誤差は少なく済む。   Here, in the integration operation and 1-bit quantization operation, one clock cycle Δte is used as a processing unit time, and the clock signal is generated so that an integer multiple of Δte becomes Δtm. The voltage modulation signal is sequentially transmitted as a pulse train with the period Δtm as the development and transmission period of the voltage information. The ratio of Δtm and Δte at this time corresponds to the resolution of the modulation information, and the smaller Δte is relative to Δtm, the smaller the error generated in the DC voltage value after demodulation due to modulation and demodulation.

図4の(d)の特性線CNT2は、論理状態計数器69が出力する直流部電圧変調信号の論理状態計数値をΔte/Δtm倍して表示したものであり、特性線Vm2は復調した直流部電圧値である。図4に於いて、時刻Tdでの論理状態計数値が標本化され、併せて復調結果の直流部電圧値が定まる。更に、処理単位時間のΔte後に論理状態計数値は一旦ゼロにクリアされ、再び論理状態の計数をゼロから始める。ここで、復調手段46内のサンプラ61は、直流部電圧変調信号が電圧レベル「H」の場合に論理値「1」を、電圧レベル「L」の場合に論理値「−1」を出力するため、計数はそれぞれ、「1」を加算、「1」を減算(「−1」を加算)することとなる。   The characteristic line CNT2 in FIG. 4D is a display obtained by multiplying the logical state count value of the DC voltage modulation signal output from the logical state counter 69 by Δte / Δtm, and the characteristic line Vm2 is the demodulated direct current. Part voltage value. In FIG. 4, the logic state count value at time Td is sampled, and the DC part voltage value of the demodulation result is also determined. Further, after Δte of the processing unit time, the logical state count value is once cleared to zero, and the logical state count starts again from zero. Here, the sampler 61 in the demodulating means 46 outputs a logical value “1” when the DC voltage modulation signal is at the voltage level “H”, and outputs a logical value “−1” when the voltage level is “L”. Therefore, each count is performed by adding “1” and subtracting “1” (adding “−1”).

時刻TdからΔtmが経過して時刻Teとなると、再び論理状態計数値が標本化され、これをΔte/Δtm倍して復調結果の直流部電圧値が定まる。ここで、時刻Tdで標本化された規格化直流部電圧は、Δtmの間、変調信号に変換されて信号伝送し、時刻Teで復調される。即ち、Δtmの経過時間でもって制御演算に使用可能な状態に情報伝送される。   When Δtm elapses from time Td and time Te is reached, the logic state count value is sampled again, multiplied by Δte / Δtm, and the DC voltage value of the demodulation result is determined. Here, the standardized DC voltage sampled at time Td is converted into a modulated signal for Δtm, transmitted, and demodulated at time Te. In other words, information is transmitted in a state that can be used for control calculation with an elapsed time of Δtm.

以上説明した構成、動作によって電力変換器4の直流部電圧情報が電気的に絶縁されて伝送し、制御ユニット5内の制御演算部24での算術計算に使用可能な状態となる。   With the configuration and operation described above, the DC voltage information of the power converter 4 is electrically insulated and transmitted, and is ready for arithmetic calculation in the control calculation unit 24 in the control unit 5.

次に、電動機制御演算、及び、トランジスタ7を動作するためのスイッチング信号の生成に関して図を用いて説明する。図5は制御ユニット5内での制御演算の信号の流れを説明するブロック図である。図5に於いて、先ず、制御ユニット5の外部から直流部電圧変調信号、電動機動作指令信号、電動機電流信号、回転信号が入力され、信号入力インタフェース20に伝達される。   Next, motor control calculation and generation of a switching signal for operating the transistor 7 will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram for explaining the flow of control calculation signals in the control unit 5. In FIG. 5, first, a DC voltage modulation signal, a motor operation command signal, a motor current signal, and a rotation signal are input from the outside of the control unit 5 and transmitted to the signal input interface 20.

信号入力インタフェース20は、それぞれの入力信号に対応して、所望の電圧レベルへの変換、信号の立ち上がり、立ち下がり特性の劣化等を回復する波形整形を行った後、直流部電圧変調信号は復調手段46へ、電動機動作指令信号はシリアル通信器22へ、電動機電流信号はA/D変換器21へ、回転信号は回転角度・速度算出手段23へ、夫々伝達される。   The signal input interface 20 performs conversion to a desired voltage level, waveform shaping for recovering deterioration of the signal rise and fall characteristics, etc., corresponding to each input signal, and then demodulates the DC voltage modulation signal. The motor operation command signal is transmitted to the serial communication device 22, the motor current signal is transmitted to the A / D converter 21, and the rotation signal is transmitted to the rotation angle / speed calculation device 23.

復調手段46は、先に説明したように直流部電圧値を復調して出力する。シリアル通信器22は、図示していない車載用電力変換装置1の外部装置からシリアル通信で入力する交流電動機3の動作指令信号を受信し、受信データを出力する。又、A/D変換器21は、電動機電流検出器14a、14b、14cが検出する交流電動機3の三相の電動機電流を標本化、量子化してデジタル値に変換し出力する。回転角度・速度算出手段23は、回転検出器15が出力する回転信号に基づき、回転角度、回転速度を算出し出力する。   The demodulating means 46 demodulates and outputs the DC voltage value as described above. The serial communicator 22 receives an operation command signal of the AC motor 3 input by serial communication from an external device of the in-vehicle power converter 1 (not shown), and outputs received data. The A / D converter 21 samples and quantizes the three-phase motor current of the AC motor 3 detected by the motor current detectors 14a, 14b, and 14c, converts the current into a digital value, and outputs the digital value. The rotation angle / speed calculation means 23 calculates and outputs the rotation angle and rotation speed based on the rotation signal output from the rotation detector 15.

更に、制御演算部24は、ベクトル制御法に基づく電動機制御演算を行って交流電動機3に印加する交流電圧の指令量を算出する。ここで、制御演算部24は、電流指令生成手段72と、減算器73、74と、d軸電流制御器75と、q軸電流制御器76と、第一座標変換器71、及び第二座標変換器77とにより構成されており、その詳細な動作は次のようになる。   Further, the control calculation unit 24 performs a motor control calculation based on the vector control method and calculates a command amount of the AC voltage applied to the AC motor 3. Here, the control calculation unit 24 includes a current command generation unit 72, subtracters 73 and 74, a d-axis current controller 75, a q-axis current controller 76, a first coordinate converter 71, and a second coordinate. The detailed operation is as follows.

先ず、電流指令生成手段72は、復調手段46からの直流部電圧値、シリアル通信器22からの電動機動作指令信号の受信データ、回転角度・速度算出手段23からの回転速度を入力する。電動機動作指令信号の受信データは,交流電動機3の出力トルク指令として復号され、回転速度と合わせて交流電動機3の動作点を定める。また、直流部電圧値から三相インバータ6が出力可能な交流電動機3の端子間電圧(線間電圧)を算出し、これらに基づいて交流電動機3の回転子磁束に一致する方向の目標電流量(d軸電流指令値)と、回転子磁束に直交する方向の目標電流量(q軸電流指令値)を算出する。   First, the current command generator 72 receives the DC voltage value from the demodulator 46, the received data of the motor operation command signal from the serial communication device 22, and the rotation speed from the rotation angle / speed calculator 23. The received data of the motor operation command signal is decoded as an output torque command of the AC motor 3, and determines the operating point of the AC motor 3 together with the rotation speed. Moreover, the voltage (line voltage) between the terminals of the AC motor 3 that can be output by the three-phase inverter 6 is calculated from the DC voltage value, and based on these, the target current amount in the direction matching the rotor magnetic flux of the AC motor 3 is calculated. (D-axis current command value) and a target current amount (q-axis current command value) in a direction orthogonal to the rotor magnetic flux are calculated.

次に、第一座標変換器71は、A/D変換器21からの三相の電動機電流値と回転角度・速度算出手段23からの回転角度に基づき、三相の電動機電流値を交流電動機3の回転子磁束に一致する方向の成分(d軸電流帰還値)と、回転子磁束に直交する方向の成分(q軸電流帰還値)に分解、出力する。続いて、減算器73はd軸電流指令値からd軸電流帰還値を減算しd軸電流誤差として、減算器74はq軸電流指令値からq軸電流帰還値を減算しq軸電流誤差として、夫々出力する。   Next, the first coordinate converter 71 converts the three-phase motor current value into the AC motor 3 based on the three-phase motor current value from the A / D converter 21 and the rotation angle from the rotation angle / speed calculation means 23. Are separated into a component (d-axis current feedback value) in a direction matching the rotor magnetic flux and a component (q-axis current feedback value) in a direction orthogonal to the rotor magnetic flux. Subsequently, the subtractor 73 subtracts the d-axis current feedback value from the d-axis current command value as a d-axis current error, and the subtracter 74 subtracts the q-axis current feedback value from the q-axis current command value as a q-axis current error. , Respectively.

次に、d軸電流制御器75は、d軸電流誤差を入力して誤差がゼロとなるように比例積分等の演算を行い、交流電動機3の回転子磁束に一致する方向の目標電圧量(d軸電圧指令値)を算出、出力する。また、q軸電流制御器76はq軸電流誤差を入力して誤差がゼロとなるように比例積分等の演算を行い、交流電動機3の回転子磁束と直交する方向の目標電圧量(q軸電圧指令値)を算出し出力する。続いて、第二座標変換器77はd軸電圧指令値、q軸電圧指令値、及び、回転角度・速度算出手段23からの回転角度に基づき、交流電動機3の端子に印加すべき三相の交流電圧の指令量を算出し出力する。   Next, the d-axis current controller 75 inputs a d-axis current error, performs an operation such as proportional integration so that the error becomes zero, and a target voltage amount (in a direction matching the rotor magnetic flux of the AC motor 3) ( d-axis voltage command value) is calculated and output. The q-axis current controller 76 inputs a q-axis current error, performs a calculation such as proportional integration so that the error becomes zero, and obtains a target voltage amount (q-axis) in a direction orthogonal to the rotor magnetic flux of the AC motor 3. Voltage command value) is calculated and output. Subsequently, the second coordinate converter 77 is based on the d-axis voltage command value, the q-axis voltage command value, and the rotation angle from the rotation angle / speed calculation means 23, and the three-phase voltage to be applied to the terminal of the AC motor 3. Calculate and output the command amount of AC voltage.

上記の説明のように、算出された三相の交流電圧の指令量は、復調手段46が出力する直流部電圧値と共にスイッチング信号生成部25に入力される。スイッチング信号生成部25では、直流部電圧値と突き合わせて三相の交流電圧指令量通りの電圧が端子に印加されるよう、パルス幅変調したスイッチング信号を生成する。このスイッチング信号が三相インバータ6内に伝達され、トランジスタ7a乃至7fがスイッチング動作することから、ひいては交流電動機3に所望の電圧が印加されて指令信号にしたがった電動機動作が行われる。   As described above, the calculated command amount of the three-phase AC voltage is input to the switching signal generator 25 together with the DC voltage value output from the demodulator 46. The switching signal generation unit 25 generates a pulse width modulated switching signal so that a voltage corresponding to the three-phase AC voltage command amount is applied to the terminal by matching with the DC unit voltage value. Since this switching signal is transmitted into the three-phase inverter 6 and the transistors 7a to 7f perform the switching operation, a desired voltage is applied to the AC motor 3 and the motor operation according to the command signal is performed.

このように実施の形態1による車載用電力変換装置によれば、電力変換器の直流部電圧情報を制御ユニットへ電気的に絶縁して伝送するにあたり、従来の装置のように電力変換器内に高性能なマイクロコントローラを実装して、直流部電圧のA/D変換、通信用データ加工、シリアルデータ通信といった煩雑な処理手続きを経る必要が無く、簡易な構成で低コストに実現可能である。また、電動機制御の通過域上限周波数における直流部電圧情報の伝送経過時間による位相遅れを低減することが容易であり、通過域上限周波数が高い場合であっても制御応答性を良好に保つことが可能である。   As described above, according to the in-vehicle power conversion device according to the first embodiment, when the DC voltage information of the power converter is electrically insulated and transmitted to the control unit, the power converter is provided in the power converter as in the conventional device. By mounting a high-performance microcontroller, it is not necessary to go through complicated processing procedures such as A / D conversion of DC voltage, data processing for communication, and serial data communication, and it can be realized with a simple configuration at low cost. In addition, it is easy to reduce the phase lag due to the transmission time of the DC part voltage information at the upper limit frequency of the motor control pass band, and the control responsiveness can be kept good even when the pass band upper limit frequency is high. Is possible.

更に、直流部電圧情報の伝送路に於ける通信データが、従来技術のように符号化されておらず、いずれの時点の論理値情報を取り出しても残る他の時点の論理値情報と同じ重要度である。このため、伝送路に重畳するノイズによって伝送信号の論理を一時的に誤ったとしても、ノイズ重畳のタイミング次第で直流部電圧値が大きく異なるものとなってしまう懸念がなく、直流部電圧情報の復調においてノイズ耐量を高くすることが可能である。   Furthermore, the communication data on the transmission path of the DC voltage information is not encoded as in the prior art, and is the same as the logical value information at other time points that remains even if the logical value information at any time point is extracted. Degree. For this reason, even if the logic of the transmission signal is temporarily mistaken due to noise superimposed on the transmission line, there is no concern that the DC voltage value will vary greatly depending on the timing of noise superimposition. It is possible to increase noise tolerance in demodulation.

尚、実施の形態1による車載用電力変換装置では、図5に示す制御ユニット5による電動機制御の様態を示したが、別の構成により電動機制御が実現されるものであって良い。
例えば、回転角度、回転速度の帰還情報は、回転検出器15が出力する回転信号に基づき回転角度・速度算出手段23で算出されるが、回転検出器15を備えずに交流電動機3の電気特性から回転角度、回転速度の推定演算を行って、電動機制御演算に用いるようにした回転検出器レス制御等が考えられる。
In addition, in the vehicle-mounted power converter device according to the first embodiment, the mode of the motor control by the control unit 5 shown in FIG. 5 is shown, but the motor control may be realized by another configuration.
For example, the feedback information of the rotation angle and the rotation speed is calculated by the rotation angle / speed calculation means 23 based on the rotation signal output from the rotation detector 15, but the electric characteristics of the AC motor 3 without the rotation detector 15 are provided. Thus, rotation detector-less control or the like that performs estimation calculation of the rotation angle and rotation speed and uses it for the motor control calculation can be considered.

実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2に係る車載用電力変換装置を含むシステム全体の構成図であり、図中、図1、図11と同一又は相当部分にはそれと同一符号を付してある。図6に於いて、DC−DCコンバータ36は、直流電源2から入力する電圧を所望の目標出力電圧に変換して電気負荷35に印加する電圧変換回路であって、入力フィルタコンデンサ37と、リアクトル38と、トランジスタ39a、39bと、フライホイールダイオード40a、40b、及び平滑コンデンサ9とから構成される。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a configuration diagram of the entire system including the in-vehicle power converter according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 11 are denoted by the same reference numerals. is there. In FIG. 6, a DC-DC converter 36 is a voltage conversion circuit that converts a voltage input from the DC power supply 2 into a desired target output voltage and applies it to an electric load 35, and includes an input filter capacitor 37, a reactor, and the like. 38, transistors 39a and 39b, flywheel diodes 40a and 40b, and a smoothing capacitor 9.

トランジスタ39aのエミッタはトランジスタ39bのコレクタに接続され、フライホイールダイオード40aは、トランジスタ39aに逆並列となるようにそのアノードがトランジスタ39aのエミッタに、カソードがトランジスタ39aのコレクタに接続される。又、フライホイールダイオード40bは、トランジスタ39bに逆並列となるようにそのアノードがトランジスタ39bのエミッタに、カソードがトランジスタ39bのコレクタに接続され、これらトランジスタ39a、39b、フライホイールダイオード40a、40bによりアームが構成される。   The emitter of the transistor 39a is connected to the collector of the transistor 39b, and the flywheel diode 40a has its anode connected to the emitter of the transistor 39a and its cathode connected to the collector of the transistor 39a so as to be in antiparallel with the transistor 39a. The flywheel diode 40b has an anode connected to the emitter of the transistor 39b and a cathode connected to the collector of the transistor 39b so as to be in antiparallel with the transistor 39b. The flywheel diode 40b is armed by the transistors 39a and 39b and the flywheel diodes 40a and 40b. Is configured.

アームの中間点であるトランジスタ39aのエミッタとトランジスタ39bのコレクタの接続部には、リアクトル38の一端が接続され、リアクトル38の他端は、入力フィルタコンデンサ37の一端と供に直流電源2の出力の高電位P側端子に接続される。又、入力フィルタコンデンサ37の他端は、トランジスタ39bのエミッタと供に直流電源2の出力の低電位N側端子に接続される。更に、平滑コンデンサ9の一端は、トランジスタ39aのコレクタと共に電力変換器4の高電位P側出力端子として電気負荷35に接続され、平滑コンデンサ9の他端は、トランジスタ39bのエミッタと共に直流電源2の出力の低電位N側端子と同電位となる低電位N側出力端子として電気負荷35に接続される。 One end of the reactor 38 is connected to a connection portion between the emitter of the transistor 39a and the collector of the transistor 39b, which is an intermediate point of the arm, and the other end of the reactor 38 is connected to one end of the input filter capacitor 37 and the output of the DC power source 2. Is connected to the high potential P 0 side terminal. The other end of the input filter capacitor 37 is connected to the low potential N 0 terminal of the output of the DC power source 2 to supply the emitter of the transistor 39 b. Further, one end of the smoothing capacitor 9 is connected to the electric load 35 as a high potential P-side output terminal of the power converter 4 together with the collector of the transistor 39a, and the other end of the smoothing capacitor 9 is connected to the DC power source 2 together with the emitter of the transistor 39b. The output is connected to the electric load 35 as a low potential N-side output terminal having the same potential as the low potential N 0 side terminal.

トランジスタ39aとトランジスタ39bは、相補にスイッチング動作する。即ち、トランジスタ39aが導通である場合にはトランジスタ39bは非導通である。逆に、トランジスタ39aが非導通である場合にはトランジスタ39bは導通である。トランジスタ39bが導通の場合、トランジスタ39aは非導通であって、逆並列のフライホイールダイオード40aは逆バイアスとなり、トランジスタ39bのコレクタの電位は略直流電源2の低電位N側端子の電位と等しくなって、リアクトル38には電流が流れてエネルギーが蓄積される。 The transistors 39a and 39b perform a complementary switching operation. That is, when the transistor 39a is conductive, the transistor 39b is nonconductive. Conversely, when the transistor 39a is non-conductive, the transistor 39b is conductive. If transistor 39b is conductive, the transistor 39a is non-conductive, anti-parallel flywheel diode 40a becomes reverse biased, the potential of the collector of the transistor 39b is equal to the potential of the low potential N 0 terminal of the substantially DC power supply 2 Thus, current flows through the reactor 38 and energy is accumulated.

又、トランジスタ39bが非導通の場合、トランジスタ39aは導通であってフライホイールダイオード40bは逆バイアスとなり、リアクトル38に蓄積されたエネルギーは平滑コンデンサ9、電気負荷35へ向けて放出される。このようにトランジスタ39a、39bをスイッチングする一連の動作によって電圧変換が行われる。電力変換器4の出力電圧を所望の目標出力電圧に追従させるため、制御ユニット5は出力電圧制御演算を行い、トランジスタ39a、39bの導通、非導通のデューティを調整するスイッチング信号を生成し出力する。   When the transistor 39b is non-conductive, the transistor 39a is conductive and the flywheel diode 40b is reverse-biased, and the energy accumulated in the reactor 38 is released toward the smoothing capacitor 9 and the electric load 35. Thus, voltage conversion is performed by a series of operations for switching the transistors 39a and 39b. In order to make the output voltage of the power converter 4 follow a desired target output voltage, the control unit 5 performs an output voltage control calculation, and generates and outputs a switching signal for adjusting the duty of the transistors 39a and 39b. .

出力電圧制御演算を行うため、制御ユニット5は、電圧変換動作指令信号と共に電力変換器4の出力側直流部電圧情報が入力される。このとき、直流電源2からの入力電圧を更に昇圧する方向に電圧変換することから、電力変換器4の出力電圧範囲は、40[V]から数百[V]程度となる。これに対して制御ユニット5は、十数[V]以下の電圧範囲で動作する電子回路によって構成されており、電力変換器4と制御ユニット5の間の信号入出力が電気的に絶縁されていないと、電子回路は過電圧により損壊してしまうことになる。   In order to perform the output voltage control calculation, the control unit 5 receives the output side DC section voltage information of the power converter 4 together with the voltage conversion operation command signal. At this time, since the input voltage from the DC power supply 2 is further converted in the direction of further boosting, the output voltage range of the power converter 4 is about 40 [V] to several hundred [V]. On the other hand, the control unit 5 is constituted by an electronic circuit that operates in a voltage range of tens or less [V], and signal input / output between the power converter 4 and the control unit 5 is electrically insulated. Otherwise, the electronic circuit will be damaged by overvoltage.

従って、実施の形態1の場合と同様に、電力変換器4の出力側直流部電圧情報は図2に示される経路の通り、デルタシグマ変調を施した後に絶縁通信素子を介して変調信号として制御ユニット5へ伝送される。即ち、電圧検出器10が検出する電力変換器4の出力側直流部電圧信号を、直流部電圧入力インタフェース11に通して規格化直流部電圧信号を得、この規格化直流部電圧信号をデルタシグマ変調器45により変調して直流部電圧変調信号を生成する。   Therefore, as in the case of the first embodiment, the output side DC section voltage information of the power converter 4 is controlled as a modulation signal through the isolated communication element after performing delta-sigma modulation as shown in the path shown in FIG. It is transmitted to unit 5. That is, the output side DC part voltage signal of the power converter 4 detected by the voltage detector 10 is passed through the DC part voltage input interface 11 to obtain a standardized DC part voltage signal, and this standardized DC part voltage signal is converted into a delta-sigma signal. Modulated by the modulator 45 to generate a DC voltage modulated signal.

直流部電圧変調信号は、絶縁通信素子13を介して制御ユニット5へ伝送され、信号入力インタフェース20に於いて論理値「1」、「−1」に対応した電圧レベルを持つ信号に変換される。更に、復調手段46が直流部電圧変調信号の論理状態を計数し、制御演算部24での算術計算に使用可能なように出力側直流部電圧値を復調する。   The direct current voltage modulation signal is transmitted to the control unit 5 through the insulating communication element 13 and converted into a signal having a voltage level corresponding to the logical values “1” and “−1” at the signal input interface 20. . Further, the demodulating means 46 counts the logic state of the DC voltage modulation signal and demodulates the output DC voltage value so that it can be used for arithmetic calculation in the control calculation unit 24.

次に、出力電圧制御演算、及び、トランジスタ39を動作させるためのスイッチング信号の生成に関して、図を用いて説明する。図7は、制御ユニット5内での出力電圧制御演算の信号の流れを説明するブロック図である。図7に於いて、先ず、制御ユニット5の外部から直流部電圧変調信号、及び電圧変換動作指令信号が入力され、信号入力インタフェース20に伝達される。信号入力インタフェース20は、夫々の入力信号に対応して、所望の電圧レベルへの変換、信号の立ち上がり、立ち下がり特性の劣化等を回復する波形整形を行う。その後、直流部電圧変調信号は復調手段46へ、電圧変換動作指令信号はシリアル通信器22へ伝達される。   Next, output voltage control calculation and generation of a switching signal for operating the transistor 39 will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram for explaining the signal flow of the output voltage control calculation in the control unit 5. In FIG. 7, first, a DC voltage modulation signal and a voltage conversion operation command signal are input from the outside of the control unit 5 and transmitted to the signal input interface 20. In response to each input signal, the signal input interface 20 performs waveform shaping to restore conversion to a desired voltage level, signal rise and fall characteristics, and the like. Thereafter, the DC voltage modulation signal is transmitted to the demodulating means 46, and the voltage conversion operation command signal is transmitted to the serial communication device 22.

復調手段46は、電力変換器4の出力側直流部電圧値を復調して出力する。シリアル通信器22は、図示していない車載用電力変換装置1の外部装置からシリアル通信で入力されDC−DCコンバータ36の電圧変換動作指令信号を受信し、受信データを出力する。   The demodulating means 46 demodulates and outputs the output side DC voltage value of the power converter 4. The serial communicator 22 receives a voltage conversion operation command signal of the DC-DC converter 36 that is input by serial communication from an external device of the in-vehicle power converter 1 (not shown), and outputs received data.

次に、制御演算部24は、出力電圧制御演算を行ってトランジスタ39a、39bのスイッチングのデューティを算出する。ここで、制御演算部24は、電圧指令生成手段81と、減算器82と、電圧制御器83とにより構成されており、その詳細な動作は次のようになる。先ず、電圧指令生成手段81は、シリアル通信器22からの電圧変換動作指令信号の受信データを入力して、電力変換器4の出力電圧指令値を復号し出力する。   Next, the control calculation unit 24 performs an output voltage control calculation to calculate the switching duty of the transistors 39a and 39b. Here, the control calculation unit 24 includes a voltage command generation unit 81, a subtracter 82, and a voltage controller 83, and detailed operations thereof are as follows. First, the voltage command generation means 81 receives the received data of the voltage conversion operation command signal from the serial communication device 22, decodes and outputs the output voltage command value of the power converter 4.

続いて、減算器82は、出力電圧指令値から復調手段46が出力する出力側直流部電圧値を減算し出力電圧誤差として出力する。次に電圧制御器83は、出力電圧誤差を入力して誤差がゼロとなるように比例積分等の演算を行い、トランジスタ39a、39bのスイッチングの目標デューティを算出し出力する。   Subsequently, the subtracter 82 subtracts the output side DC voltage value output from the demodulator 46 from the output voltage command value and outputs the result as an output voltage error. Next, the voltage controller 83 inputs an output voltage error, performs an operation such as proportional integration so that the error becomes zero, and calculates and outputs a target duty of switching of the transistors 39a and 39b.

制御演算部24から出力されるスイッチングの目標デューティは、スイッチング信号生成部25に入力される。スイッチング信号生成部25は、上記目標デューティに基づいて、スイッチング信号を生成する。このスイッチング信号がDC−DCコンバータ36内に伝達され、トランジスタ39a、39bがスイッチング動作することから、電力変換器4の出力電圧が所望の目標出力電圧に追従し一致するよう制御することができる。   The target duty of switching output from the control calculation unit 24 is input to the switching signal generation unit 25. The switching signal generator 25 generates a switching signal based on the target duty. Since this switching signal is transmitted into the DC-DC converter 36 and the transistors 39a and 39b perform the switching operation, the output voltage of the power converter 4 can be controlled to follow and match the desired target output voltage.

このように実施の形態2による車載用電力変換装置によれば、電力変換器の出力側直流部電圧情報を制御ユニットへ電気的に絶縁して伝送するに当たり、従来の装置のように電力変換器内に高性能なマイクロコントローラを実装して、直流部電圧のA/D変換、通信用データ加工、シリアルデータ通信といった煩雑な処理手続きを経る必要が無く、簡易な構成で低コストに実現可能である。又、出力電圧制御の通過域上限周波数での出力側直流部電圧情報の伝送経過時間による位相の遅れを低減することが容易であり、通過域上限周波数が高い場合であっても制御応答性を良好に保つことが可能である。   As described above, according to the in-vehicle power conversion device according to the second embodiment, the power converter output side DC section voltage information is electrically insulated and transmitted to the control unit as in the conventional device. A high-performance microcontroller can be installed inside, and there is no need to go through complicated processing procedures such as A / D conversion of DC voltage, data processing for communication, and serial data communication. is there. In addition, it is easy to reduce the phase delay due to the elapsed time of transmission of the output side DC voltage information at the passband upper limit frequency of the output voltage control, and the control response can be improved even when the passband upper limit frequency is high. It is possible to keep it good.

更に、出力側直流部電圧情報の伝送路に於ける通信データは、従来の装置のように符号化されておらず、いずれの時点の論理値情報を取り出しても残る他の時点の論理値情報と同じ重要度である。このため、伝送路に重畳するノイズによって伝送信号の論理を一時的に誤ったとしても、ノイズ重畳のタイミング次第で直流部電圧値が大きく異なるものとなってしまう懸念がなく、直流部電圧情報の復調においてノイズ耐量を高くすることが可能である。   Further, the communication data on the output-side DC section voltage information transmission line is not encoded as in the conventional device, and the logical value information at other time points that remains even if the logical value information at any time point is extracted. Is the same importance. For this reason, even if the logic of the transmission signal is temporarily mistaken due to noise superimposed on the transmission line, there is no concern that the DC voltage value will vary greatly depending on the timing of noise superimposition. It is possible to increase noise tolerance in demodulation.

尚、この実施の形態2による車載用電力変換装置では、図7に示す制御ユニット5による出力電圧制御の様態を示したが、別の構成により出力電圧制御が実現されるものであって良い。例えば、電力変換器4の出力側直流部電圧情報を帰還することに加え、電力変換器4の出力電流、或いは入力電流を帰還して多重帰還制御系を構成するようにしても良く、又、電力変換器4の目標出力電圧値と入力側直流部電圧値の比率に基づくスイッチングデューティの予想値を、電圧制御器83の出力へ加算して補償する構成としても良い。更に、電力変換器の入力側直流部電圧情報を、制御ユニットに電気的に絶縁して伝送する場合であっても、変調、伝送、復調に関して同様な構成、動作で行えば良い。   In the in-vehicle power conversion device according to the second embodiment, the output voltage control by the control unit 5 shown in FIG. 7 is shown. However, the output voltage control may be realized by another configuration. For example, in addition to feedback of the output side DC section voltage information of the power converter 4, the multiple feedback control system may be configured by feeding back the output current or input current of the power converter 4, The predicted value of the switching duty based on the ratio between the target output voltage value of the power converter 4 and the input side DC voltage value may be added to the output of the voltage controller 83 to compensate. Furthermore, even when the input-side DC voltage information of the power converter is transmitted after being electrically insulated from the control unit, the same configuration and operation may be performed with respect to modulation, transmission, and demodulation.

尚、以上のべた実施の形態1、及び実施の形態2に係る車載用電力変換装置は、この発明の好適な実施の形態として例示したものであり、必ずしもこの形態どおりの構成、動作に制限されるものではなく、この発明の精神を逸脱しない範囲で別な構成、動作を行うものであっても良いことは勿論である。   The on-vehicle power converters according to the first embodiment and the second embodiment described above are illustrated as preferred embodiments of the present invention, and are not necessarily limited to the configuration and operation according to this embodiment. Of course, other configurations and operations may be performed without departing from the spirit of the present invention.

この発明の実施の形態1に係る車載用電力変換装置を含んだシステム全体の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the whole system containing the vehicle-mounted power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車載用電力変換装置の直流部電圧情報伝送の詳細な構成、経路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure and path | route of DC part voltage information transmission of the vehicle-mounted power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車載用電力変換装置の直流部電圧情報の変調及び復調動作を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the modulation | alteration and demodulation operation | movement of the DC part voltage information of the vehicle-mounted power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車載用電力変換装置の直流部電圧情報の変調及び復調動作を、時間を拡大して示す波形図である。It is a wave form diagram which expands time and shows the modulation | alteration and demodulation operation | movement of the DC part voltage information of the vehicle-mounted power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る車載用電力変換装置の制御ユニットの電動機制御演算の信号の流れを説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the flow of the signal of the motor control calculation of the control unit of the vehicle-mounted power converter device according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態2に係る車載用電力変換装置を含んだシステム全体の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the whole system containing the vehicle-mounted power converter device which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係る車載用電力変換装置の制御ユニットの出力電圧制御演算の信号の流れを説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the flow of the signal of the output voltage control calculation of the control unit of the vehicle-mounted power converter which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の基礎となる技術1に係る車載用電力変換装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the whole system containing the vehicle-mounted power converter device which concerns on the technique 1 used as the foundation of this invention. この発明の基礎となる技術1に係る車載用電力変換装置の詳細な構成、経路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure and path | route of the vehicle-mounted power converter device which concerns on the technique 1 used as the foundation of this invention. この発明の基礎となる技術1に係る車載用電力変換装置の手続き一覧を示す表である。It is a table | surface which shows the procedure list of the vehicle-mounted power converter device which concerns on the technique 1 used as the foundation of this invention. この発明の基礎となる技術2に係る車載用電力変換装置を含むシステム全体の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the whole system containing the vehicle-mounted power converter device which concerns on the technique 2 used as the foundation of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 車載用電力変換装置
2 直流電源
3 交流電動機
4 電力変換器
5 制御ユニット
6三相インバータ
7a、7b、7c、7d、7e、7f、39a、39b トランジスタ
8a、8b、8c、8d、8e、8f、40a、40b フライホイールダイオード
9 平滑コンデンサ
10 電圧検出器
11 直流部電圧入力インタフェース
13 絶縁通信素子
14a、14b、14c 電動機電流検出器
15 回転検出器
20 信号入力インタフェース
21、31 A/D変換器
22、33 シリアル通信器
23 回転角度・速度算出手段
24 制御演算部
25 スイッチング信号生成部
26 マイクロコントローラ
27、32 演算処理器
28、34、59、66 クロック発振器
35 電気負荷
36 DC−DCコンバータ
37 入力フィルタコンデンサ
38 リアクトル
45 デルタシグマ変調器
46 復調手段
51 サンプラ
52、73、74、82 減算器
53、62 加算器
54、56、63、68 遅延器
55 1ビット量子化器
57 1ビットD/A変換器
58、65 増幅回路
60、67 分周器
61、64 サンプラ
69 論理状態計数器
71 第一座標変換器
72 電流指令生成手段
75 d軸電流制御器
76 q軸電流制御器
77 第二座標変換器
81 電圧指令生成手段
82 減算器
83 電圧制御器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle-mounted power converter 2 DC power supply 3 AC motor 4 Power converter 5 Control unit 6 Three-phase inverter 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 39a, 39b Transistor 8a, 8b, 8c, 8d, 8e, 8f , 40a, 40b Flywheel diode 9 Smoothing capacitor 10 Voltage detector 11 DC section voltage input interface 13 Insulated communication element 14a, 14b, 14c Motor current detector 15 Rotation detector 20 Signal input interface 21, 31 A / D converter 22 , 33 Serial communication device 23 Rotation angle / speed calculation means 24 Control calculation unit 25 Switching signal generation unit 26 Microcontroller 27, 32 Calculation processor 28, 34, 59, 66 Clock oscillator 35 Electric load 36 DC-DC converter 37 Input filter Capacitor 3 Reactor 45 Delta-sigma modulator 46 Demodulating means 51 Sampler 52, 73, 74, 82 Subtractor 53, 62 Adder 54, 56, 63, 68 Delay device 55 1-bit quantizer 57 1-bit D / A converter 58, 65 Amplifier circuit 60, 67 Frequency divider 61, 64 Sampler 69 Logic state counter 71 First coordinate converter 72 Current command generation means 75 d-axis current controller 76 q-axis current controller 77 second coordinate converter 81 Voltage command Generation means 82 Subtractor 83 Voltage controller

Claims (3)

直流電源と電気負荷との間に設けられパワー素子のスイッチングにより前記直流電源と前記電気負荷との間の電力変換を行う電力変換器と、前記パワー素子のスイッチングを制御する制御ユニットとを備えた車載用電力変換装置であって、前記電力変換器は、その直流部の電圧を検出する電圧検出器と、該電圧検出器により検出され前記直流部の電圧を予め設定された所定の電圧変化範囲の最大値で規格化して規格化直流部電圧を出力する直流部電圧入力インタフェースと、所定周期毎に前記規格化直流部電圧をデルタシグマ変調して電圧変調信号とするデルタシグマ変調器と、前記電圧変調信号を電気的に絶縁して前記制御ユニットに伝送する絶縁通信素子とを備え、前記制御ユニットは、前記伝送された電圧変調信号を入力する信号入力インタフェースと、前記所定周期内の前記電圧変調信号の論理状態を計数して前記直流部の電圧値を復調する復調手段と、該復調手段により復調された信号に基づいて前記パワー素子のスイッチングを制御するスイッチング制御信号を生成するスイッチング信号生成部とを備えたことを特徴とする車載用電力変換装置。 A power converter provided between a DC power source and an electric load for performing power conversion between the DC power source and the electric load by switching of the power element, and a control unit for controlling switching of the power element. The power converter for in-vehicle use, wherein the power converter includes a voltage detector that detects a voltage of the DC unit, and a predetermined voltage change range that is detected by the voltage detector and that sets the voltage of the DC unit in advance. A DC part voltage input interface that outputs a standardized DC part voltage that is normalized with the maximum value of the delta-sigma modulator that delta-sigma-modulates the standardized DC part voltage every predetermined period to form a voltage modulation signal; and An insulation communication element that electrically insulates the voltage modulation signal and transmits the voltage modulation signal to the control unit, and the control unit inputs the transmitted voltage modulation signal. Interface, demodulating means for demodulating the voltage value of the DC section by counting the logic state of the voltage modulated signal within the predetermined period, and controlling switching of the power element based on the signal demodulated by the demodulating means A vehicle-mounted power conversion device comprising: a switching signal generation unit configured to generate a switching control signal to perform. 前記電気負荷は多相交流電動機であり、前記電力変換器は、前記直流電源から入力される直流電力を交流電力に変換して前記多相交流電動機に供給するインバータであることを特徴とする請求項1に記載の車載用電力変換装置。   The electric load is a multiphase AC motor, and the power converter is an inverter that converts DC power input from the DC power source into AC power and supplies the AC power to the multiphase AC motor. Item 2. A vehicle-mounted power conversion device according to Item 1. 前記電力変換器は、前記直流電源からの入力電圧を電圧変換して所望の目標出力電圧に一致させて前記電気負荷に供給するコンバータであることを特徴とする請求項1に記載の車載用電力変換装置。   The in-vehicle power according to claim 1, wherein the power converter is a converter that converts an input voltage from the DC power source into a voltage that matches a desired target output voltage and supplies the converted voltage to the electric load. Conversion device.
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