JP4557005B2 - 電圧変換装置および車両 - Google Patents
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Description
この発明は、電圧変換装置および車両に関し、特に2つの電圧系の間に設置され双方向に電流供給が可能な電圧変換装置およびそれを備える車両に関する。
特開2004−120844号公報には、インバータと組合せて用いられる昇圧コンバータの制御装置が開示されている。この制御装置は、出力電圧検出値と出力電圧指令値との差に応じてコンバータスイッチング素子のデューディー比を比例積分制御によりフィードバック制御するものである。
この発明の目的は、出力電圧の制御性が向上された電圧変換器およびそれを備える車両を提供することである。
図1は、本発明の実施の形態に係る電圧変換器を搭載した車両の構成を示す説明図である。一例として、車両が燃料電池自動車である例が示されるが、これに限らず、電気自動車、ハイブリッド自動車にも本発明は適用可能である。
バッテリ20の電圧VBと燃料電池40の出力電圧とは、取り得る範囲が一部重なっている。たとえばバッテリはニッケル水素バッテリなどが使用され、その電源電圧はたとえば200V〜300Vの範囲で変動するとする。一方、燃料電池40の出力電圧はたとえば240V〜400Vの範囲で変動するとする。したがってバッテリ20の電圧が燃料電池40の出力電圧よりも高い場合と低い場合とがあるので、DC/DCコンバータ30は先に説明したように第1、第2のアームを有するような構成となっている。この構成により、バッテリ20側からインバータ60側に昇圧および降圧が可能となり、かつインバータ60側からバッテリ20側に昇圧および降圧が可能となる。
図5を参照して、状態Aは、スイッチングの1サイクルにおいてリアクトル電流ILが常に負である状態である。このときリアクトル電流の向きは、図2においてリアクトル電流ILの矢印で示した向きを正とする。つまり、状態Aは、バッテリ20に燃料電池40またはインバータ60から充電が行なわれている状態である。
図9は、図2におけるDC−CPU31の構成を示したブロック図である。
実施の形態1では、デッドタイム補正値をリアクトル電流3状態に対応して選択して決めていた。しかし、リアクトル電流の状態変化の過渡時においては、さらに電圧制御性の改善の余地がある。
実施の形態2では、DC−CPU31に代えてDC−CPU31Aを含む。
図15を参照して、横軸はリアクトル電流状態に対応するバッテリ電流である。また、縦軸は、補正された積分項を示している。積分項は、バッテリ電流が負のときつまりバッテリ充電時には−60Vとなっており、バッテリ電流が正のときつまりバッテリ放電時には+30Vとなっており、バッテリ電流が0付近では−10Vとなっている。
Claims (8)
- リアクトル(L)と、
第1の活性化信号(GUP)に応じて前記リアクトル(L)の一方端を第1の電源ノードに結合する第1のスイッチング素子(TR3)と、
第2の活性化信号(GUN)に応じて前記リアクトル(L)の前記一方端を接地ノードに結合する第2のスイッチング素子(TR4)と、
前記第1のスイッチング素子(TR3)と前記第2のスイッチング素子(TR4)を双方とも非導通状態に維持するデッドタイム分の非活性期間を設けた前記第1、第2の活性化信号(GUP,GUN)をデューティー比の基準信号(GATEBA)に応じて出力する第1のデッドタイム生成部(37)と、
電圧指令値に基づき算出した仮デューティー比を前記リアクトル(L)に流れるリアクトル電流値(IL)に応じて補正して前記基準信号を出力する制御部(31)とを備え、
前記制御部(31)は、電圧指令値と出力電圧値の偏差に基づいて比例積分微分制御を行っており、前記リアクトルの電流値に応じて積分項を補正することによって前記仮デューティー比の補正を行なう、電圧変換装置。 - 前記基準信号に応じて前記第2の活性化信号(GUN)、前記第1の活性化信号(GUP)とそれぞれ同期して活性化される第3の活性化信号(MUP)、第4の活性化信号(MUN)を出力する第2のデッドタイム生成部(33)と、
前記第3の活性化信号(MUP)に応じて前記リアクトル(L)の他方端を第2の電源ノードに結合する第3のスイッチング素子(TR1)と、
前記第4の活性化信号(MUN)に応じて前記リアクトル(L)の前記他方端を接地ノードに結合する第4のスイッチング素子(TR2)とをさらに備える、請求項1に記載の電圧変換装置。 - 前記第1の電源ノードは、モータ駆動用のインバータ(60)に接続され、
前記第2の電源ノードは、蓄電装置(20)に接続される、請求項2に記載の電圧変換装置。 - 前記第1の電源ノードには、さらに整流素子(42)を介して燃料電池(40)が接続される、請求項3に記載の電圧変換装置。
- 電圧変換装置を備える車両であって、
前記電圧変換装置は、
リアクトル(L)と、
第1の活性化信号(GUP)に応じて前記リアクトル(L)の一方端を第1の電源ノードに結合する第1のスイッチング素子(TR3)と、
第2の活性化信号(GUN)に応じて前記リアクトル(L)の前記一方端を接地ノードに結合する第2のスイッチング素子(TR4)と、
前記第1のスイッチング素子(TR3)と前記第2のスイッチング素子(TR4)を双方とも非導通状態に維持するデッドタイム分の非活性期間を設けた前記第1、第2の活性化信号(GUP,GUN)をデューティー比の基準信号(GATEBA)に応じて出力する第1のデッドタイム生成部(37)と、
電圧指令値に基づき算出した仮デューティー比を前記リアクトル(L)に流れるリアクトル電流値(IL)に応じて補正して前記基準信号を出力する制御部(31)とを含み、
前記制御部(31)は、電圧指令値と出力電圧値の偏差に基づいて比例積分微分制御を行っており、前記リアクトルの電流値に応じて積分項を補正することによって前記仮デューティー比の補正を行なう、車両。 - 前記電圧変換装置は、
前記基準信号に応じて前記第2の活性化信号(GUN)、前記第1の活性化信号(GUP)とそれぞれ同期して活性化される第3の活性化信号(MUP)、第4の活性化信号(MUN)を出力する第2のデッドタイム生成部(33)と、
前記第3の活性化信号(MUP)に応じて前記リアクトル(L)の他方端を第2の電源ノードに結合する第3のスイッチング素子(TR1)と、
前記第4の活性化信号(MUN)に応じて前記リアクトル(L)の前記他方端を接地ノードに結合する第4のスイッチング素子(TR2)とをさらに含む、請求項5に記載の車両。 - 車輪を駆動するモータ(61)と、
前記第1の電源ノードに接続され、前記モータを駆動するインバータ(60)と、
前記第2の電源ノードに接続される蓄電装置(20)とをさらに備える、請求項6に記載の車両。 - 燃料電池(40)と、
前記第1の電源ノードと前記燃料電池(40)との間に接続される整流素子(42)とをさらに備える、請求項7に記載の車両。
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