JP5012865B2 - Voltage conversion device and output current calculation method of voltage conversion device - Google Patents
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本発明は、入力された電圧を電圧変換して出力電圧を出力する電圧変換装置に係わり、特に、出力電流を検出可能な電圧変換装置およびその出力電流演算方法に関する。 The present invention relates to a voltage converter that converts an input voltage to output an output voltage, and more particularly to a voltage converter that can detect an output current and an output current calculation method thereof.
近年、自動車にはCAN(Control Area Network)に代表される車内LAN(Local Area Network)が搭載されるようになり、自動車の各機能はECU(Electric Control Unit)によって電子制御されている。ハイブリッド車などに搭載されるDC/DCコンバータ(電圧変換装置)もこの車内LANに接続され、入出力電圧や入出力電流、内部温度などの状態がECUにより詳細に監視されている。よって、車載のDC/DCコンバータは、これらの状態を精度よく検出する必要がある。 In recent years, in-vehicle LAN (Local Area Network) represented by CAN (Control Area Network) has been mounted on automobiles, and each function of the automobile is electronically controlled by an ECU (Electric Control Unit). A DC / DC converter (voltage converter) mounted on a hybrid vehicle or the like is also connected to the in-vehicle LAN, and states such as input / output voltage, input / output current, and internal temperature are monitored in detail by the ECU. Therefore, an in-vehicle DC / DC converter needs to detect these states with high accuracy.
一方で、近年、車載のDC/DCコンバータは大電力化が進み、その出力電流の定格は200Aにも達する。よって、DC/DCコンバータの出力電流を検出する目的で、出力に電流検出器を設けた場合には、その抵抗成分がたとえわずかであっても、大きな電力損失が生じ、その結果、DC/DCコンバータの効率を悪化させてしまうという問題があった。 On the other hand, in-vehicle DC / DC converters have recently been increased in power, and the output current rating reaches 200A. Therefore, when a current detector is provided at the output for the purpose of detecting the output current of the DC / DC converter, a large power loss occurs even if the resistance component is small, and as a result, the DC / DC There was a problem of deteriorating the efficiency of the converter.
ところで、電源の出力電流の大雑把な量を、電源の出力に直接電流検出器を挿入することなく把握する方法が提案されている(例えば、特許文献1、2など)。特許文献1では、複数のスイッチング電源を並列接続して動作させる場合において、各電源の出力電流がほぼ同じになるように制御する目的で、各電源の入力電流を検出し、これを基に各電源をそれぞれ別々に制御する方法が提案されている。また、特許文献2では、スイッチング電源の効率を、その出力電流の大小に係らず高く維持する目的で、電源の入力電流を検出し、これを基に電源の駆動方法を制御する方法が提案されている。
By the way, a method for grasping a rough amount of the output current of the power supply without inserting a current detector directly into the output of the power supply has been proposed (for example,
一方、出力電流を高精度で検出する目的では、入力電圧、出力電圧、および入力電流を検出し、これらに基づいてルックアップテーブル(LUT;Look-Up Table)を用いて出力電流を得る演算方法が考えられる。この方法では、ルックアップテーブルに、様々な入力電圧、出力電圧、および入力電流の組み合わせにおける出力電流を、テーブルデータとしてあらかじめ記憶しておき、検出された入力電圧、出力電圧、および入力電流に基づいて、このテーブルデータを検索し、これらの検出値と一番近い条件における出力電流を選択することにより、出力電流を得ることができる。 On the other hand, for the purpose of detecting the output current with high accuracy, the calculation method of detecting the input voltage, the output voltage, and the input current, and obtaining the output current using a look-up table (LUT) based on them. Can be considered. In this method, output currents in various combinations of input voltage, output voltage, and input current are stored in advance as table data in a lookup table, and based on the detected input voltage, output voltage, and input current. Thus, the output current can be obtained by searching the table data and selecting the output current under the condition closest to these detected values.
しかしながら、この演算方法は、ルックアップテーブルに記録されているテーブルデータから出力電流を選択するものであるため、その出力電流値が量子化されていることに起因して、得られた出力電流値は、条件によっては誤差をもつこととなり、演算精度が低くなるおそれがある。演算精度を高くするためには、ルックアップテーブルのデータを増やし、テーブルの出力電流値をより細かく量子化する必要がある。このため、ルックアップテーブルを格納するためのメモリ容量が膨大となり、回路規模が大きくなる。また、入力電圧、出力電圧および入力電流の実測値と出力電流の実測値との組み合わせについて膨大な数の計測データを必要とするので、設計段階で予めルックアップテーブルを作製する際の計測に要する手間と時間が大きくなり、コストアップを招くおそれもある。 However, since this calculation method selects the output current from the table data recorded in the look-up table, the output current value obtained is obtained because the output current value is quantized. Depending on the conditions, there is an error and the calculation accuracy may be lowered. In order to increase the calculation accuracy, it is necessary to increase the data of the lookup table and to quantize the output current value of the table more finely. For this reason, the memory capacity for storing the lookup table becomes enormous and the circuit scale becomes large. In addition, since a huge amount of measurement data is required for the combination of the actual measurement value of the input voltage, output voltage and input current, and the actual measurement value of the output current, it is necessary for measurement when preparing a lookup table in advance at the design stage. The labor and time are increased, which may increase the cost.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、設計コストを抑えつつ、簡易でコンパクトな構成でありながら高い演算精度で出力電流を求めることができる電圧変換装置およびその出力電流演算方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a voltage conversion device capable of obtaining an output current with high calculation accuracy while suppressing a design cost and having a simple and compact configuration, and an output current thereof. It is to provide a calculation method.
本発明の電圧変換装置は、電圧変換回路と、n種類の検出値の検出手段と、演算回路とを備えている。ここで、電圧変換回路は、入力電圧を電圧変換して出力電圧を出力するものである。n種類の検出値は、少なくとも、電圧変換回路の入力電圧、出力電圧、および入力電流という3つの物理量の検出値を含むものである。但し、nは3以上の自然数であり、上記の3つ以外の物理量の検出値を含んでいてもよい。演算回路は、所定のパラメータセットを係数とする一元多項式にn種類の検出値のうちの一の検出値を代入して次段の一元多項式のパラメータセットを求める演算を、n種類の検出値のうち代入すべき検出値を順次入れ換えるごとに繰り返すことにより、電圧変換回路の出力電流を求めるものである。 The voltage conversion device of the present invention includes a voltage conversion circuit, n types of detection values detection means, and an arithmetic circuit. Here, the voltage conversion circuit converts the input voltage to output an output voltage. The n types of detection values include at least detection values of three physical quantities, that is, an input voltage, an output voltage, and an input current of the voltage conversion circuit. However, n is a natural number of 3 or more, and may include detected values of physical quantities other than the above three. The arithmetic circuit assigns one detected value of n types of detected values to a one-way polynomial having a predetermined parameter set as a coefficient to obtain a parameter set of the next-stage unit polynomial, and calculates n types of detected values. Of these, the output value of the voltage conversion circuit is obtained by repeating each time the detection values to be substituted are sequentially replaced.
本発明の電圧変換装置の出力電流演算方法は、入力電圧を電圧変換して出力電圧を出力する電圧変換装置に適用される方法であって、電圧変換装置の入力電圧と出力電圧と電圧変換装置への入力電流とを含むn種類の検出値(nは3以上の自然数)を検出し、所定のパラメータセットを係数とする一元多項式にそのn種類の検出値のうちの一の検出値を代入して次段の一元多項式のパラメータセットを求める演算を、n種類の検出値のうち代入すべき検出値を順次入れ換えるごとに繰り返すことにより、電圧変換装置の出力電流を求めるようにしたものである。 An output current calculation method for a voltage converter according to the present invention is a method applied to a voltage converter that converts an input voltage to output an output voltage, and the input voltage, the output voltage, and the voltage converter of the voltage converter. N detection values (n is a natural number greater than or equal to 3) are detected, and one detection value of the n types of detection values is substituted into a one-way polynomial whose coefficient is a predetermined parameter set. In this way, the output current of the voltage converter is obtained by repeating the operation for obtaining the parameter set of the one-stage polynomial of the next stage every time the detection values to be substituted are sequentially replaced among the n types of detection values. .
本発明の電圧変換装置およびその出力電流演算方法では、入力電圧を電圧変換して出力電圧を出力する際、その入力電圧と出力電圧と電源変換回路への入力電流とを含むn種類の検出値が検出される。次に、所定のパラメータセットを係数とする一元多項式にそのn種類の検出値のうちの一の検出値を代入して次段の一元多項式のパラメータセットを求める演算が行われる。この演算は、n種類の検出値のうち代入すべき検出値を順次入れ換えるごとにn回にわたって繰り返される。そして、この繰り返しによるn段階の演算の最終段における一元多項式の値が、電圧変換装置の出力電流の値を示すものとして得られる。このとき、最終段の演算における一元多項式に代入すべき検出値を、入力電流の検出値とするのが好ましい。 In the voltage conversion device and the output current calculation method of the present invention, when the input voltage is converted to output the output voltage, n types of detection values including the input voltage, the output voltage, and the input current to the power conversion circuit are included. Is detected. Next, an operation is performed to obtain a parameter set of a one-way polynomial of the next stage by substituting one detection value among the n types of detection values into a one-way polynomial having a predetermined parameter set as a coefficient. This calculation is repeated n times each time the detection values to be substituted are sequentially replaced among the n types of detection values. Then, the value of the one-way polynomial in the final stage of the n-stage calculation by this repetition is obtained as indicating the value of the output current of the voltage converter. At this time, it is preferable that the detection value to be substituted into the one-way polynomial in the final stage calculation is the detection value of the input current.
nが例えば3である場合、3種類の検出値は、入力電圧と出力電圧と入力電流とからなる。この場合、演算回路において、以下の3段階の演算が行われる。第1の演算では、第1のパラメータセットを係数とする第1の一元多項式に、この3種類の検出値のうちの第1の検出値を代入することにより、次段の第2のパラメータセットが求められる。第2の演算では、第2のパラメータセットを係数とする第2の一元多項式に、この3種類の検出値のうちの第2の検出値を代入することにより、次段の第3のパラメータセットが求められる。そして、第3の演算では、第3のパラメータセットを係数とする第3の一元多項式に、この3種類の検出値のうちの第3の検出値を代入することにより、第3の一元多項式の値が求められる。この値が出力電流として出力される。 For example, when n is 3, the three types of detection values include an input voltage, an output voltage, and an input current. In this case, the following three stages of calculations are performed in the calculation circuit. In the first calculation, the second parameter set of the next stage is substituted by substituting the first detected value of the three types of detected values into the first one-way polynomial having the first parameter set as a coefficient. Is required. In the second calculation, the second parameter value is substituted for the second detected value of the three types of detected values into the second one-way polynomial having the second parameter set as a coefficient. Is required. In the third calculation, by substituting the third detection value of the three types of detection values into the third one-way polynomial having the third parameter set as a coefficient, A value is determined. This value is output as the output current.
一方、nが例えば4である場合、4種類の検出値は、例えば、入力電圧と出力電圧と入力電流と温度データとにより構成することができる。この場合、演算回路において、以下の4段階の演算が行われる。第1の演算では、第1のパラメータセットを係数とする第1の一元多項式に、この4種類の検出値のうちの第1の検出値を代入することにより、次段の第2のパラメータセットが求められる。第2の演算では、第2のパラメータセットを係数とする第2の一元多項式に、この4種類の検出値のうちの第2の検出値を代入することにより、次段の第3のパラメータセットが求められる。第3の演算では、第3のパラメータセットを係数とする第3の一元多項式に、この4種類の検出値のうちの第3の検出値を代入することにより、次段の第4のパラメータセットが求められる。そして、第4の演算では、第4のパラメータセットを係数とする第4の一元多項式に、この4種類の検出値のうちの第4の検出値を代入することにより、第4の一元多項式の値が求められる。この値が出力電流として出力される。 On the other hand, when n is 4, for example, the four types of detection values can be configured by, for example, an input voltage, an output voltage, an input current, and temperature data. In this case, the following four stages of calculations are performed in the calculation circuit. In the first calculation, the second parameter set of the next stage is substituted by substituting the first detection value of the four types of detection values into the first one-way polynomial having the first parameter set as a coefficient. Is required. In the second calculation, the third parameter set of the next stage is substituted by substituting the second detection value of the four types of detection values into the second one-way polynomial having the second parameter set as a coefficient. Is required. In the third calculation, the third parameter value of the next stage is substituted by substituting the third detection value of the four types of detection values into a third one-way polynomial having the third parameter set as a coefficient. Is required. In the fourth calculation, by substituting the fourth detection value of the four types of detection values into the fourth one-way polynomial using the fourth parameter set as a coefficient, A value is determined. This value is output as the output current.
本発明の電圧変換装置およびその出力電流演算方法では、例えば、演算回路で用いられる一元多項式としていずれも同じ次数のm次多項式(mは自然数)を用いることができる。この場合、mが2であるのが好ましい。あるいは、例えば、演算回路で用いられる一元多項式としていずれもm次多項式(mは自然数)を用いると共に、これらのうち少なくとも1つについて、その次数が異なるようにしてもよい。この場合、より後段の演算で用いられる一元多項式の次数が、より前段の演算で用いられる一元多項式の次数よりも高くするのが好ましい。 In the voltage conversion device and the output current calculation method thereof according to the present invention, for example, an m-order polynomial (m is a natural number) of the same order can be used as the unitary polynomial used in the calculation circuit. In this case, m is preferably 2. Alternatively, for example, an m-order polynomial (m is a natural number) may be used as the unitary polynomial used in the arithmetic circuit, and the order of at least one of these may be different. In this case, it is preferable that the order of the one-way polynomial used in the subsequent calculation is higher than the order of the one-way polynomial used in the previous calculation.
本発明の電圧変換装置の出力電流演算方法では、初回段の演算処理において用いるパラメータセットである初期パラメータセットは、例えば、以下のようにして求めることが可能である。まず、実測値取得ステップにおいて、入力電圧と出力電圧と入力電流とを含むn種類の実測値(nは3以上の自然数)と、電圧変換装置の出力電流の実測値との組み合わせを複数組分取得する。次に、初段演算ステップにおいて、出力電流の実測値を、n種類の実測値のうちの一の実測値の関数である初段の一元多項式によって表した場合における、その一元多項式の係数を求め、これを次段のパラメータセットとして設定する。続いて、後続段演算ステップを繰り返し行う。この後続段演算ステップでは、前段の演算ステップにより得られたパラメータセットを、n種類の実測値のうちの他の一の実測値の関数である一元多項式によって表した場合におけるその一元多項式の係数を求め、これを次段のパラメータセットとして設定する。そして、最終段の演算によって求められた一元多項式の係数を、初期パラメータセットとして採用する。 In the output current calculation method of the voltage converter of the present invention, an initial parameter set that is a parameter set used in the first stage calculation process can be obtained as follows, for example. First, in the actual measurement value acquisition step, a plurality of combinations of n types of actual measurement values (n is a natural number of 3 or more) including the input voltage, the output voltage, and the input current, and the actual measurement values of the output current of the voltage converter are divided into a plurality of sets. get. Next, in the first stage calculation step, when the measured value of the output current is expressed by a first-order polynomial of the first stage that is a function of one of the n types of measured values, the coefficient of the one-way polynomial is obtained. Is set as the next parameter set. Subsequently, the subsequent stage calculation step is repeated. In this subsequent stage calculation step, the coefficient set of the one-way polynomial in the case where the parameter set obtained in the previous stage calculation step is expressed by a one-way polynomial that is a function of the other one of the n types of actual measurement values is obtained. This is obtained and set as a parameter set for the next stage. Then, the coefficient of the one-way polynomial obtained by the final stage calculation is adopted as the initial parameter set.
本発明の電圧変換装置および電圧変換装置の出力電流演算方法によれば、入力電圧と出力電圧と入力電流とを含むn種類の検出値に基づいて、一元多項式の演算をn段階繰り返すことにより出力電流を演算するようにしたので、設計コストを抑えつつ、簡易でコンパクトな構成でありながら高い演算精度で出力電流を求めることができる。 According to the voltage conversion apparatus and the output current calculation method of the voltage conversion apparatus of the present invention, output is performed by repeating the calculation of a one-way polynomial by n stages based on n types of detection values including the input voltage, the output voltage, and the input current. Since the current is calculated, the output current can be obtained with high calculation accuracy while keeping the design cost low and the simple and compact configuration.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
[構成例]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電圧変換装置の回路構成例を表すものである。なお、本発明の実施の形態に係る電圧変換装置の出力電流演算方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。電圧変換装置1は、いわゆるスイッチング電源装置であり、例えば降圧型の直流入力直流出力電源(DC/DCコンバータ)として機能し、高圧バッテリ10側の入力端子T1、T2から入力される直流の入力電圧Vinを電圧変換する(降圧する)ことにより、直流の出力電圧Voutを生成すると共に、この出力電圧Voutを出力端子T3、T4を介して低圧バッテリ90へ供給するようになっている。この電圧変換装置1は、入力平滑コンデンサCinと、電圧検出回路21、23と、電流検出回路22と、スイッチング回路3と、共振用インダクタLrと、トランス4と、整流回路5と、平滑回路6と、SW切換部7、演算処理部8とを備えている。なお、高圧バッテリ10は、200Vから500V程度の電圧を蓄電するバッテリであり、低圧バッテリ90は、12Vから16V程度の電圧を蓄電するバッテリである。
<First Embodiment>
[Configuration example]
FIG. 1 illustrates a circuit configuration example of a voltage conversion device according to a first embodiment of the present invention. In addition, since the output current calculation method of the voltage converter which concerns on embodiment of this invention is embodied by this embodiment, it demonstrates together. The
入力平滑コンデンサCinは、入力端子T1に接続された1次側高圧ラインL1Hと入力端子T2に接続された1次側低圧ラインL1Lとの間に配置されており、高圧バッテリ10から入力端子T1、T2間に入力された直流の入力電圧Vinを平滑化するためのものである。
The input smoothing capacitor Cin is disposed between the primary high-voltage line L1H connected to the input terminal T1 and the primary low-voltage line L1L connected to the input terminal T2, and from the high-
電圧検出回路21は、1次側高圧ラインL1Hと1次側低圧ラインL1Lとの間に配置されており、入力端子T1、T2間の入力電圧Vinを検出すると共に、この検出した入力電圧Vinに対応する検出信号SVin1を演算処理部8へ出力するものである。このような電圧検出回路21の具体的な回路構成としては、例えば、1次側高圧ラインL1Hと1次側低圧ラインL1Lとの間に配置された分圧抵抗(図示せず)によって電圧を検出し、これに応じた電圧を生成するものなどが挙げられる。
The
電流検出回路22は、1次側高圧ラインL1H上において、入力端子T1と後述するスイッチング回路3との間に配置されており、この1次側高圧ラインL1H上を流れる入力電流Iinを検出すると共に、この検出した入力電流Iinに対応する検出信号SIin1を演算処理部8へ出力するものである。このような電流検出回路22の具体的な回路構成としては、例えばカレントトランスを含んだものが挙げられる。
The
スイッチング回路3は、スイッチング素子SW1〜SW4を有しており、フルブリッジ型のインバータ回路を構成している。これらスイッチング素子SW1〜SW4はそれぞれ、例えば電界効果型トランジスタ(MOS−FET;Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor)や、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などにより構成される。ここでは、スイッチング素子SW1〜SW4は全て、NチャネルのMOS−FETにより構成されている。ここで、スイッチング素子SW1のゲートはSW制御信号S1の信号ラインに接続され、ソースがスイッチング素子SW2のドレインに接続され、ドレインが1次側高圧ラインL1Hに接続されている。また、スイッチング素子SW2のゲートはSW制御信号S2の信号ラインに接続され、ソースが1次側低圧ラインL1Lに接続され、ドレインがスイッチング素子SW1のソースに接続されている。また、スイッチング素子SW3のゲートはSW制御信号S3の信号ラインに接続され、ソースがスイッチング素子SW4のドレインに接続され、ドレインが1次側高圧ラインL1Hに接続されている。また、スイッチング素子SW4のゲートはSW制御信号S4の信号ラインに接続され、ソースが1次側低圧ラインL1Lに接続され、ドレインがスイッチング素子SW3のソースに接続されている。また、スイッチング素子SW3のソースは、後述する共振用インダクタLrを介して後述するトランス4の1次側巻線41の一端に接続されている。また、スイッチング素子SW1のソースは、この1次側巻線41の他端に接続されている。スイッチング回路3はこのような構成により、後述するSW切換部7から供給されるSW制御信号S1〜S4に応じて、直流の入力電圧Vinを交流電圧に変換するようになっている。なお、これらのSW制御信号S1〜S4はそれぞれ、パルス幅変調(PWM;Pulse Width Modulation)によるスイッチング駆動を行うための制御信号である。
The
共振用インダクタLrは、スイッチング素子SW1のソースと上記した1次側巻線41との間に配置されており、スイッチング素子SW1〜SW4内の寄生容量素子と共に所定のLC共振回路を構成するためのものである。 The resonance inductor Lr is disposed between the source of the switching element SW1 and the primary winding 41 described above, and constitutes a predetermined LC resonance circuit together with the parasitic capacitance elements in the switching elements SW1 to SW4. Is.
トランス4は、磁芯40と、互いに絶縁された1次側巻線41および2次側巻線421、422を有している。このうち、2次側巻線421、422の一端同士はセンタタップCTで互いに接続され、さらに2次側ラインL2に接続されている。このトランス4は、スイッチング回路3によって生成された交流電圧を変圧し、2次側巻線421、422のそれぞれの両端子間に、互いに180度位相が異なる交流電圧を発生するようになっている。なお、この場合の変圧の度合いは、1次側巻線41と2次側巻線421との巻数比、および1次側巻線41と2次側巻線422との巻数比によってそれぞれ定まる。
The
整流回路5は、スイッチング素子SW5、SW6により同期整流する単相全波整流型の整流回路である。スイッチング素子SW5、SW6はそれぞれ、例えばMOS−FETや、バイポーラトランジスタ、IGBTなどにより構成される。ここでは、スイッチング素子SW5、SW6はともに、NチャネルのMOS−FETにより構成されている。スイッチング素子SW5のゲートはSW制御信号S5の信号ラインに接続され、ソースは出力端子T4を有する接地ラインLGに接続され、ドレインは2次側巻線422の2つの端子のうちセンタタップCTとは反対側の端子に接続されている。スイッチング素子SW6のゲートはSW制御信号S6の信号ラインに接続され、ソースは接地ラインLGに接続され、ドレインが2次側巻線421の2つの端子のうちセンタタップCTとは反対側の端子に接続されている。なお、これらのSW制御信号S5、S6はそれぞれ、パルス幅変調によるスイッチング駆動を行うための制御信号である。
The
平滑回路6は、チョークコイル61と出力平滑コンデンサCoutとを有している。チョークコイル61は、2次側ラインL2と出力端子T3に接続された出力ラインLOとの間に挿入配置されている。出力平滑コンデンサCoutは、出力ラインLOと接地ラインLGの間に挿入されている。この構成により、平滑回路6では、整流回路5で整流されセンタタップCTから出力される信号を平滑化して直流の出力電圧Voutを生成し、これを出力端子T3、T4間に出力し、低圧バッテリ90に給電するようになっている。
The smoothing
電圧検出回路23は、出力ラインLOと接地ラインLGとの間に配置されており、出力端子T3、T4間の出力電圧Voutを検出すると共に、この検出した出力電圧Voutに対応する検出信号SVout1をSW切換部7へ出力するものである。このような電圧検出回路23の具体的な回路構成としては、例えば、出力ラインLOと接地ラインLGとの間に配置された分圧抵抗(図示せず)によって電圧を検出し、これに応じた電圧を生成するものなどが挙げられる。
The
SW切換部7は、出力電圧Voutに対応する検出信号SVout1に基づいて、この出力電圧Voutが一定値を保つように、SW制御信号S1〜S6のパルス幅を変調するとともに、SW制御信号S1〜S4をスイッチング回路3に供給し、SW制御信号S5、S6を整流回路5に供給するものである。SW切換部7は、バッファ71と、抵抗器R72と、制御部73と、トランス76と、SW駆動部77、78とを有している。
The
バッファ71は、電圧検出回路23から出力される検出信号SVout1に対してインピーダンス変換を行うことにより、検出信号SVoutを出力するようになっている。抵抗器R72は、バッファ71から出力されるノイズを除去し、あるいは、サージ電圧、過電流などを制限することにより、バッファ71および演算部9を保護する機能を有する。制御部73は、入力された検出信号SVoutに基づいて、SW制御信号S1〜S4の基となる制御信号S74を生成し、トランス76を介してSW駆動部77へ供給するとともに、SW制御信号S5、S6の基となる制御信号S75を生成し、SW駆動部78へ供給する機能を有する。SW駆動部77は、トランス76を介して供給された制御信号S74に基づいてSW制御信号S1〜S4を生成し、スイッチング回路3のスイッチング素子SW1〜SW4へ供給するものである。SW駆動部78は、供給された制御信号S74に基づいてSW制御信号S5、S6を生成し、整流回路5のスイッチング素子SW5、SW6へ供給するようになっている。
The
演算処理部8は、トランス811、812と、平滑回路821、822と、バッファ831、832と、抵抗器R841、R842と、演算部9とを有している。演算処理部8は、電圧検出回路21から供給される検出信号SVin1、電流検出回路22から供給される検出信号SIin1、およびSW切換部7から供給される検出信号SVoutに基づいて、演算処理を行い、電圧変換装置1の出力端子T3における出力電流Ioutを求め、その結果を出力端子T5から出力するものである。
The
なお、この演算処理部8の動作原理、すなわち、検出信号SVin1と、検出信号SIin1と、検出信号SVoutとによって出力電流Ioutを演算するという動作原理は、以下の事実に基づくものである。つまり、電圧変換回路の出力電流Ioutは、一般に以下の式で表現することができる。
The operation principle of the
式(1)は、電圧変換回路の出力電流Ioutが、入力電圧Vinと、出力電圧Voutと、入力電流Iinとによって表すことができることを意味している。この演算処理部8は、この式(1)に基づき、入力電圧Vinに係る検出信号SVin1と、入力電流Iinに係る検出信号SIin1と、出力電圧Voutに係る検出信号SVoutとによって、出力電流Ioutを求めるようになっている。なお、式(1)が適用できる電圧変換回路は、電圧変換装置1に示したようなスイッチング電源に限られるものではなく、例えば、チョッパ制御電源や、シリーズレギュレータ電源のような、他のタイプの直流入力直流出力電源であってもよい。さらに、式(1)が適用できる電圧変換回路は、直流入力直流出力電源に限られるものではなく、交流入力直流出力電源、直流入力交流出力電源、交流入力交流出力電源であってもよい。よって、演算処理部8の動作原理もまた、これらの全ての電源に対して適用することができる。
Equation (1) means that the output current Iout of the voltage conversion circuit can be expressed by the input voltage Vin, the output voltage Vout, and the input current Iin. Based on the equation (1), the
トランス811は、電流検出回路22から供給される電流の検出信号SIin1を低圧の信号に変圧して、平滑回路821へ出力する機能を有する。平滑回路821は、トランス811を介して供給された検出信号SIin1に含まれる脈流を平滑化するための回路であり、例えば、抵抗器とコンデンサとを含むLPF(ローパス・フィルタ)などにより構成される。バッファ831は、平滑回路821から出力される検出信号SIin1に対してインピーダンス変換を行うことにより、検出信号SIinを出力するようになっている。抵抗器R841は、バッファ831から出力されるノイズを除去し、あるいは、サージ電圧、過電流などを制限することにより、バッファ831および演算部9を保護する機能を有する。
The
トランス821は、電圧検出回路21から供給される電圧の検出信号SVin1を低圧の信号に変圧して、平滑回路822へ出力する機能を有する。平滑回路822は、トランス812を介して供給された検出信号SVin1に含まれる脈流を平滑化するための回路であり、例えば、抵抗器とコンデンサとを含むLPF(ローパス・フィルタ)などにより構成される。バッファ832は、平滑回路822から出力される検出信号SVin1に対してインピーダンス変換を行うことにより、検出信号SVinを出力するようになっている。抵抗器R842は、バッファ832から出力されるノイズを除去し、あるいは、サージ電圧、過電流などを制限することにより、バッファ832および演算部9を保護する機能を有する。
The
演算部9は、検出信号SVinと、検出信号SIinと、検出信号SVoutとに基づいて出力電流Ioutを求める機能を有する。
The
図2は、演算部9のブロック図を表すものである。演算部9は、A/D変換回路911〜913と、レジスタ921〜923、951〜953、96と、不揮発性メモリ93と、演算回路94と、インターフェース部97とを有する。
FIG. 2 shows a block diagram of the
A/D変換回路911は、アナログの検出信号SVinをデジタル信号に変換する回路であり、レジスタ921は、その結果を入力電圧コードDVinとして格納する。A/D変換回路912は、アナログの検出信号SVoutをデジタル信号に変換する回路であり、レジスタ922は、その結果を出力電圧コードDVoutとして格納する。A/D変換回路913は、アナログの検出信号SIinをデジタル信号に変換する回路であり、レジスタ923は、その結果を入力電流コードDIinとして格納する。不揮発性メモリ93は、あらかじめ定められた演算用パラメータセットDP(後述)が記憶される回路である。演算回路94は、後述するように、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、入力電流コードDIinと、演算用パラメータセットDPを用いて、演算により出力電流コードCIoutを求めるものである。さらに、演算回路94は、詳細は後述するが、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、および入力電流コードDIinを、物理量(入力電圧Vin、出力電圧Vout、入力電流Iin)との関係があらかじめ定義されている別のコード体系(フォーマット)を用いた入力電圧コードCVin、出力電圧コードCVout、および入力電流コードCIinにそれぞれ変換する(フォーマット変換)。レジスタ951〜953、96は、これらの演算結果を格納する。すなわち、レジスタ951は入力電圧コードCVinを格納し、レジスタ952は出力電圧コードCVoutを格納し、レジスタ953は入力電流コードCIinを格納し、レジスタ96は出力電流コードCIoutを格納する。これらのデータは、インターフェース部97を介して、端子T5に接続された外部の装置とやりとりされる。この外部の装置は、例えば、この電圧変換装置1が属するシステム全体を制御する制御装置であり、この電圧変換装置1の状態(入出力電圧、入出力電流、温度など)をモニタする目的で、これらのデータを収集するものである。例えば、ECUが挙げられる。
The A /
なお、この例では、演算部9は、3つのA/D変換回路911〜913を有することとしているが、これに限定されるものではなく、例えば1つのA/D変換回路を時分割で動作させてもよい。また、この演算部9としては、例えば、マイクロコントローラ(MCU)などを用いることができる。さらに、演算部9と制御部73、もしくは制御部73の一部をマイクロコントローラ(MCU)などで実現してもよい。
In this example, the
図1において、入力平滑コンデンサCinと、スイッチング回路3と、共振用インダクタLrと、トランス4と、整流回路5と、平滑回路6と、SW切換部7は、本発明における「電圧変換回路」の一具体例に対応する。電圧検出回路21、23と、電流検出回路22は、本発明における「n種類の検出値を検出する検出手段」の一具体例に対応し、nが3である場合に対応している。また、演算部9は、本発明における「演算回路」の一具体例に対応する。
In FIG. 1, the input smoothing capacitor Cin, the switching
[動作および作用]
次に、本実施の形態の電圧変換装置1の動作および作用について説明する。
[Operation and Action]
Next, the operation and action of the
(電圧変換装置1の基本動作例)
まず最初に、図3および図4を参照して、電圧変換装置1の基本動作について説明する。図3および図4は、電圧変換装置1の基本動作を、回路図を用いて表すものである。なお、これらの図では、説明の便宜上、スイッチング素子SW1〜SW6を、その動作状態(オン状態もしくはオフ状態)を表すスイッチの形状で示している。
(Example of basic operation of voltage converter 1)
First, the basic operation of the
この電圧変換装置1では、スイッチング回路3において、高圧バッテリ10から入力端子T1、T2を介して供給される直流の入力電圧Vinがスイッチング素子SW1〜4によってスイッチングされることにより、トランス4の1次側巻線41の端子間に交流電圧が生成する。そしてトランス4ではこの交流電圧が変圧され、2次側巻線421、422から、変圧された交流電圧が出力される。
In this
整流回路5では、トランス4から出力された交流電圧が、スイッチング素子SW5、SW6によって同期整流される。これにより、2次側ラインL2と接地ラインLGとの間に、整流出力が発生する。
In the
平滑回路6では、この整流回路5において発生する整流出力が、チョークコイル61と出力平滑コンデンサCoutとによって平滑化され、出力端子T3、T4から直流の出力電圧Voutとして出力される。そしてこの出力電圧Voutは、低圧バッテリ90に給電されてその充電に供されると共に、図示しない負荷が駆動される。
In the smoothing
このとき、図3に示した動作状態と図4に示した動作状態とが、交互に繰り返される。 具体的には、まず、図3に示したように、スイッチング回路3のスイッチング素子SW1、SW4、および整流回路5のスイッチング素子SW6がオン状態になると共に、スイッチング回路3のスイッチング素子SW2、SW3、および整流回路5のスイッチング素子SW5がオフ状態になると、スイッチング素子SW1、トランス4の1次側巻線41、共振用インダクタLr、スイッチング素子SW4、高圧バッテリ10および入力平滑コンデンサCin、電流検出回路22を順に通る、1次側ループ電流Ia1が流れる。このとき、2次側では、スイッチング素子SW6、トランス4の2次側巻線421、チョークコイル61、低圧バッテリ90および出力平滑コンデンサCoutを順に通る2次側ループ電流Ia2が流れる。そしてこの2次側ループ電流Ia2により、直流の出力電圧Voutが低圧バッテリ90に給電されると共に、図示しない負荷が駆動される。
At this time, the operation state shown in FIG. 3 and the operation state shown in FIG. 4 are alternately repeated. Specifically, first, as shown in FIG. 3, the switching elements SW1, SW4 of the
次に、図4に示したように、スイッチング回路3のスイッチング素子SW2、SW3、および整流回路5のスイッチング素子SW5がオン状態になると共に、スイッチング回路3のスイッチング素子SW1、SW4、および整流回路5のスイッチング素子SW6がオフ状態になると、スイッチング素子SW3、共振用インダクタLr、トランス4の1次側巻線41、スイッチング素子SW2、高圧バッテリ10および入力平滑コンデンサCin、電流検出回路22を順に通る、1次側ループ電流Ib1が流れる。このとき、2次側では、スイッチング素子SW5、トランス4の2次側巻線422、チョークコイル61、低圧バッテリ90および出力平滑コンデンサCoutを順に通る2次側ループ電流Ib2が流れる。そしてこの2次側ループ電流Ib2により、直流の出力電圧Voutが低圧バッテリ90に給電されると共に、図示しない負荷が駆動される。
Next, as shown in FIG. 4, the switching elements SW2 and SW3 of the
SW切換部7は、この出力電圧Voutが一定値を保つように、SW制御信号S1〜S6のパルス幅を変調するとともに、SW制御信号S1〜S4をスイッチング回路3に供給し、SW制御信号S5、S6を整流回路5に供給する。
The
演算処理部8は、電圧検出回路21から供給される検出信号SVin1を基に検出信号SVinを生成し、電流検出回路22から供給される検出信号SIin1を基に検出信号SIinを生成する。さらに、演算処理部8の演算部9は、検出信号SVin、検出信号SIin、およびSW切換部7から供給される検出信号SVoutに基づいて演算処理を行い、電圧変換装置1の出力端子T3の出力電流Ioutを求め、その結果をデジタルコードとして出力端子T5から出力する。
The
(演算部9の動作例)
次に、演算処理部8の演算部9における演算動作を説明する。
(Operation example of calculation unit 9)
Next, the calculation operation in the
図5は、演算部9における演算動作の流れ図を表すものである。
FIG. 5 shows a flowchart of the calculation operation in the
まず、S1において、A/D変換回路911〜913がアナログ入力電圧をデジタルコードにそれぞれ変換し、レジスタ921〜923はその結果を格納する。すなわち、A/D変換回路911は、電圧変換装置1の入力電圧Vinの検出信号SVinをデジタルコードに変換し、レジスタ921はその結果を入力電圧コードDVinとして格納する。A/D変換回路912は、電圧変換装置1の出力電圧Voutの検出信号SVoutをデジタルコードに変換し、レジスタ922はその結果を出力電圧コードDVoutとして格納する。A/D変換回路913は、電圧変換装置1の入力電流Iinの検出信号SIinをデジタルコードに変換し、レジスタ923はその結果を入力電流コードDIinとして格納する。
First, in S1, the A /
次に、S2において、演算回路94は、あらかじめ格納されている演算用パラメータセットDPを、不揮発性メモリ93から読み出す。演算用パラメータセットDPのパラメータの個数は、この例では27個である。
Next, in S <b> 2, the
次に、S3において、演算回路94は、レジスタ922が格納している出力電圧コードDVoutと、S2にて読み込んだ演算用パラメータセットDP(第1のパラメータセット)を基に、第1の演算を行う。第1の演算は、この第1のパラメータセットを係数とした、出力電圧コードDVoutに関する9つの一元二次多項式の演算である。そして、演算回路94は、この演算の結果である9つのパラメータ(Aa〜Cc)からなる第2のパラメータセットを、演算回路94内に格納する。
Next, in S3, the
次に、S4において、演算回路94は、レジスタ921が格納している入力電圧コードDVinと、S3によって求めた第2のパラメータセットを基に、第2の演算を行う。第2の演算は、この第2のパラメータセットを係数とした、入力電圧コードDVinに関する3つの一元二次多項式の演算である。そして、演算回路94は、この演算の結果である3つのパラメータ(A〜C)からなる第3のパラメータセットを、演算回路94内に格納する。
Next, in S4, the
次に、S5において、演算回路94は、レジスタ923が格納している入力電流コードDIinと、S4によって求めた第3のパラメータセットを基に、第3の演算を行う。第3の演算は、この第3のパラメータセットを係数とした、入力電流コードDIinに関する一元二次多項式の演算である。そして、演算回路94は、この演算の結果を、出力電流コードCIoutとしてレジスタ96に格納する。
Next, in S5, the
次に、S6において、演算回路94は、レジスタ921が格納している入力電圧コードDVinと、レジスタ922が格納している出力電圧コードDVoutと、レジスタ923が格納している入力電圧コードDIinを基に、フォーマット変換を行う。ここで、フォーマット変換とは、例えば、入力電圧コードDVinを、あらかじめ定義されたデジタルコードと物理量(入力電圧Vin)との関係を利用してそのデジタルコードから元の物理量(入力電圧Vin)に簡単に変換できるような別のコード体系(フォーマット)を用いた入力電圧コードCVinへ、表現しなおすことを意味する。つまり、例えば、入力電圧コードDVinと電圧変換装置1の入力電圧Vinとの関係は、電圧検出回路21や、トランス82や、平滑回路84や、バッファ86などの特性で表現されるため、入力電圧コードDVinから直接入力電圧Vinを知ることはできない。そこで、これらの回路の特性を考慮して、入力電圧コードDVinを入力電圧コードCVinにフォーマット変換しておけば、入力電圧コードCVinから、定義された関係に基づいて簡単に入力電圧Vinを得ることができる。このようにして、演算回路94は、入力電圧コードDVinを入力電圧コードCVinに変換し、出力電圧コードDVoutを出力電圧コードCVoutに変換し、入力電流コードDIinを入力電流コードCIinに変換する。これらのフォーマット変換の後、レジスタ951〜953はこれらの結果を格納する。すなわち、レジスタ951は入力電圧コードCVinを格納し、レジスタ952は出力電圧コードCVoutを格納し、レジスタ953は入力電流コードCIinを格納する。
Next, in S6, the
以上で、演算は終了する。なお、レジスタ951〜953、96に格納されたこれらのデータは、端子T5に接続された外部装置と、インターフェース部97を介してやりとりされることとなる。
This completes the calculation. Note that these data stored in the
なお、上述した第1〜第3の演算をまとめて一つの演算式にすることも考えられる。具体的には、第1の演算(S3)の9つの式を第2の演算(S4)の3つの式に代入し、さらに、この代入された3つの式を第3の演算(S5)の式に代入することにより、一つの三元二次多項式にすることができる。しかし、この場合には、互いに次数の異なる多くの項を演算する必要があるなど、その演算が複雑になることに起因して、一般に演算の精度が悪化する。一方、上記実施の形態では、上述したように演算を3段階(第1〜第3の演算)にわけて行っており、それぞれは一元二次多項式の演算である。このように演算をシンプルにしたことにより、演算プログラムのソースコードの簡略化ができ、演算の精度が確保できるとともに、演算回路94に要求される性能を、より低くすることができる。
It is also conceivable to combine the first to third calculations described above into one calculation expression. Specifically, nine formulas of the first calculation (S3) are substituted into three formulas of the second calculation (S4), and further, the substituted three formulas of the third calculation (S5) are substituted. By substituting into the equation, it can be made into one ternary quadratic polynomial. However, in this case, the accuracy of the calculation generally deteriorates due to the complexity of the calculation, such as the necessity of calculating many terms having different orders. On the other hand, in the above embodiment, the calculation is performed in three steps (first to third calculations) as described above, and each is a calculation of a one-dimensional quadratic polynomial. By simplifying the operation in this way, the source code of the operation program can be simplified, the accuracy of the operation can be ensured, and the performance required for the
(演算用パラメータセットDPの準備)
次に、不揮発性メモリ93にあらかじめ記憶しておく演算用パラメータセットDPの準備について説明する。演算用パラメータセットDPは、入力電圧コードDVinと、出力電圧コードDVoutと、入力電流コードDIinと、出力電流Ioutとの間の関係についての多くの測定データを元に、フィッティングによって求めるものである。
(Preparation of parameter set DP for calculation)
Next, preparation of the operation parameter set DP stored in advance in the
図6は、演算用パラメータセットDPにおける演算動作の流れ図を表すものである。 FIG. 6 shows a flowchart of the calculation operation in the calculation parameter set DP.
まず、S11において、フィッティングに用いる多くの測定データを収集する。測定データは、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、入力電流コードDIin、出力電流Ioutの4つを一組とし、入力電圧Vinや、出力電圧Voutなどを様々な条件に設定し、その各条件において、これらのデータを収集する。そして、あらかじめ定義された出力電流Ioutとデジタルコードとの関係に基づき、出力電流Ioutを出力電流コードCIoutに変換する。 First, in S11, a large amount of measurement data used for fitting is collected. The measurement data consists of four sets of input voltage code DVin, output voltage code DVout, input current code DIin, and output current Iout. The input voltage Vin and output voltage Vout are set to various conditions. Collect these data. Then, the output current Iout is converted into the output current code CIout based on the relationship between the predefined output current Iout and the digital code.
次に、S12において、出力電流コードCIoutと入力電流コードDIinの関係に着目し、第1のフィッティングを実施する。第1のフィッティングは、出力電流Ioutが、入力電流コードDIinに関する一元二次多項式でよく近似できるように、その係数である3つのパラメータA〜Cからなるパラメータセットを求めるものである。なお、第1のフィッティングに用いる測定データは、S11において得られた全ての測定データのうち、入力電圧コードDVinが互いに同程度であり、かつ出力電圧コードDVoutが互いに同程度である、複数の組から構成されるのが望ましい。 Next, in S12, focusing on the relationship between the output current code CIout and the input current code DIin, the first fitting is performed. The first fitting is to obtain a parameter set including three parameters A to C as coefficients so that the output current Iout can be well approximated by a one-dimensional quadratic polynomial related to the input current code DIin. Note that the measurement data used for the first fitting includes a plurality of sets in which the input voltage code DVin is the same level and the output voltage code DVout is the same level among all the measurement data obtained in S11. It is desirable to be composed of
フィッティングの手法としては、例えば、最小二乗法を用いることができる。以下に、最小二乗法を使用した場合の第1のフィッティングについて説明する。 As a fitting method, for example, a least square method can be used. Below, the 1st fitting at the time of using the least squares method is demonstrated.
第1のフィッティングは、出力電流コードCIoutと入力電流コードDIinに関する2次式(図6のS12に示す式の右辺)の差の二乗和J(次式)が最小になるような、3つのパラメータA〜Cを求めるものである。
二乗和Jが最小になる3つのパラメータ(A〜C)は、式(2)をこれらの3つのパラメータA〜Cで偏微分した結果がそれぞれ0(ゼロ)となるようなパラメータである。
式(3)を、行列を用いて整理することにより、次式が得られる。
さらに式(4)を整理し、次式が得られる。
次に、S13において、S12により求められたパラメータセットと入力電圧コードDVinの関係に着目し、第2のフィッティングを実施する。第2のフィッティングは、3つのパラメータA〜Cのそれぞれが、入力電圧コードDVinに関する一元二次多項式でよく近似できるように、その係数である9つのパラメータAa〜Ccからなるパラメータセットを求めるものである。その求め方は、S12と同様であり、例えば、最小二乗法を用いることができる。 Next, in S13, focusing on the relationship between the parameter set obtained in S12 and the input voltage code DVin, the second fitting is performed. The second fitting is to obtain a parameter set consisting of nine parameters Aa to Cc as coefficients so that each of the three parameters A to C can be well approximated by a one-dimensional quadratic polynomial related to the input voltage code DVin. is there. The calculation method is the same as in S12, and for example, the least square method can be used.
次に、S14において、S13により求められたパラメータセットと出力電圧コードDVoutの関係に着目し、第3のフィッティングを実施する。第3のフィッティングは、9つのパラメータAa〜Ccのそれぞれが、出力電圧コードDVoutに関する一元二次多項式でよく近似できるように、その係数である27個のパラメータAa1〜Cc3からなるパラメータセットを求めるものである。その求め方は、S12、S13と同様であり、例えば、最小二乗法を用いることができる。 Next, in S14, focusing on the relationship between the parameter set obtained in S13 and the output voltage code DVout, the third fitting is performed. The third fitting is to obtain a parameter set including 27 parameters Aa1 to Cc3 as coefficients so that each of the nine parameters Aa to Cc can be well approximated by a one-dimensional quadratic polynomial related to the output voltage code DVout. It is. The method of obtaining is the same as S12 and S13, and for example, the least square method can be used.
以上で、フィッティングは終了する。S14において第3のフィッティングによって得られたパラメータセット(27個のパラメータAa1〜Cc3)が、演算用パラメータセットDPとして、図2に示した不揮発性メモリ93に格納される。そして、電圧変換装置1が動作する際、上述したように、演算部9が図5に示した流れに基づいて動作することにより、出力電流Ioutが求められる。
This completes the fitting. The parameter set (27 parameters Aa1 to Cc3) obtained by the third fitting in S14 is stored in the
なお、図6に示したフィッティングの式は、図5に示した演算の式と対応したものになっている。すなわち、第1のフィッティング(S12)の式は第3の演算(S5)の式と同じであり、第2のフィッティング(S13)の式は第2の演算(S4)の式と同じであり、第3のフィッティング(S14)の式は第1の演算(S3)の式と同じである。このことは、フィッティングによって最終的に得られたパラメータセット(27個のパラメータAa1〜Cc3)を用いて、図5に示した流れで演算され求められた出力電流コードCIoutは、フィッティングを行った際の元データである出力電流コードCIoutの値を再現することを意味している。 The fitting equation shown in FIG. 6 corresponds to the calculation equation shown in FIG. That is, the expression of the first fitting (S12) is the same as the expression of the third calculation (S5), the expression of the second fitting (S13) is the same as the expression of the second calculation (S4), The expression of the third fitting (S14) is the same as the expression of the first calculation (S3). This is because the output current code CIout calculated and obtained by the flow shown in FIG. 5 using the parameter set (27 parameters Aa1 to Cc3) finally obtained by fitting is obtained when fitting is performed. This means that the value of the output current code CIout, which is the original data, is reproduced.
(出力電流Ioutの演算精度例)
図7(A)は、電圧変換装置1における出力電流Ioutの演算精度を表すプロット図である。横軸は出力電流Ioutの測定値を示し、縦軸は演算された出力電流コードCIoutを電流値に換算したものを示す。この測定結果例では、特性は入力電圧Vinや出力電圧Voutに依らず、精度の目安として示されている±5%以内に余裕を持って収まっていることが確認できる。
(Example of calculation accuracy of output current Iout)
FIG. 7A is a plot diagram showing the calculation accuracy of the output current Iout in the
上述したように、本実施の形態では、電圧変換装置1は、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、入力電流コードDIinのそれぞれに対する2次多項式を計算することにより、出力電流コードCIoutを求める。これにより、図7(A)に示したように、出力電流コードCIoutは、どのような入力電圧Vinや出力電圧Voutに対しても、これらに応じて出力電流コードCIoutが計算されるため、良い精度を実現できる。また、電圧変換装置1では、出力電流Ioutを増やすと、一般に入力電流Iinも増加することとなるが、この場合でも、その入力電流Iinに応じて出力電流コードCIoutが計算されるため、良い精度を実現できる。
As described above, in the present embodiment, the
(比較例)
次に、比較例に係る電圧変換装置について説明する。本比較例は、検出信号SVin、検出信号SVout、検出信号SIinに基づいて出力電流コードCIoutを求める際の方法が、上記第1の実施の形態とは異なるものである。すなわち、上記第1の実施の形態(図1)では、演算部9を用いて電源変換装置1を構成したが、これに代えて、本比較例では、演算部9Rを用いて電源変換装置1Rを構成している。その他の構成は、上記第1の実施の形態(図1)と同様である。
図8は、この比較例における演算部9Rのブロック図を表すものである。演算部9Rは、不揮発性メモリ(LUT)93Rと検索回路94Rを備えている。不揮発性メモリ(LUT)93Rは、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、および入力電流コードDIinと、それらの様々な組み合わせにおける出力電流コードCIoutとが、あらかじめ記憶されているメモリであり、いわゆるルックアップテーブルとして機能するものである。検索回路94Rは、供給された入力電圧コードDVinと、出力電圧コードDVoutと、入力電流コードDIinとに基づいて、不揮発性メモリ(LUT)93Rを検索し、これらのコードに対応する出力電流コードCIoutを読み出すものである。さらに、検索回路94Rは、上記第1の実施の形態と同様に、フォーマット変換を行う機能も有する。
(Comparative example)
Next, a voltage conversion device according to a comparative example will be described. In this comparative example, the method for obtaining the output current code CIout based on the detection signal SVin, the detection signal SVout, and the detection signal SIin is different from that of the first embodiment. That is, in the first embodiment (FIG. 1), the
FIG. 8 shows a block diagram of the arithmetic unit 9R in this comparative example. The arithmetic unit 9R includes a nonvolatile memory (LUT) 93R and a search circuit 94R. The non-volatile memory (LUT) 93R is a memory in which an input voltage code DVin, an output voltage code DVout, an input current code DIin, and an output current code CIout in various combinations thereof are stored in advance. It functions as an uptable. The search circuit 94R searches the nonvolatile memory (LUT) 93R based on the supplied input voltage code DVin, output voltage code DVout, and input current code DIin, and outputs an output current code CIout corresponding to these codes. Is read out. Further, the search circuit 94R also has a function of performing format conversion, as in the first embodiment.
図9は、演算部9Rにおける演算動作の流れ図を表すものである。 FIG. 9 shows a flowchart of the calculation operation in the calculation unit 9R.
まず、S21において、上述した第1の実施の形態と同様に、A/D変換回路911〜913がアナログ入力電圧をデジタルコードにそれぞれ変換し、レジスタ921〜923はその結果を格納する。
First, in S21, as in the first embodiment described above, the A /
次に、S22において、検索回路94Rは、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、および入力電流コードDIinに基づいて、不揮発性メモリ(LUT)93R内を検索し、これらのコードに対応する出力電流コードCIoutを読み出し、レジスタ96に格納する。
Next, in S22, the search circuit 94R searches the nonvolatile memory (LUT) 93R based on the input voltage code DVin, the output voltage code DVout, and the input current code DIin, and outputs current corresponding to these codes. The code CIout is read and stored in the
次に、S23において、上述した第1の実施の形態と同様に、検索回路94Rがフォーマット変換を行い、レジスタ951〜953はその結果を格納する。
Next, in S23, the search circuit 94R performs format conversion as in the first embodiment described above, and the
図7(B)は、比較例に係る電圧変換装置1Rにおける出力電流Ioutの演算精度を表すプロット図である。横軸は出力電流Ioutの測定値を示し、縦軸は演算された出力電流コードCIoutを電流値に換算したものを示す。この測定結果例では、特性は入力電圧Vinと出力電圧Voutに依存して大きく変化し、精度の目安として示されている±5%を一部超えていることが確認できる。上記第1の実施の形態に係る測定結果例である図7(A)と比較すると、比較例における出力電流コードCIoutの理想特性からのずれ量は、上記第1の実施の形態の場合と比べて約5倍になっている。なお、本比較例(図7(B))における不揮発性メモリ(LUT)93Rのメモリ容量は、上記第1の実施の形態(図7(A))における不揮発性メモリ93のメモリ容量とほぼ同等である。
FIG. 7B is a plot diagram showing the calculation accuracy of the output current Iout in the voltage conversion device 1R according to the comparative example. The horizontal axis shows the measured value of the output current Iout, and the vertical axis shows the calculated output current code CIout converted into a current value. In this measurement result example, it can be confirmed that the characteristics greatly change depending on the input voltage Vin and the output voltage Vout, and partially exceed ± 5% shown as a standard of accuracy. Compared to FIG. 7A which is an example of the measurement result according to the first embodiment, the deviation amount from the ideal characteristic of the output current code CIout in the comparative example is compared with the case of the first embodiment. About 5 times. Note that the memory capacity of the nonvolatile memory (LUT) 93R in this comparative example (FIG. 7B) is substantially equal to the memory capacity of the
この比較例では、上述したように、電圧変換装置1Rは、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、入力電流コードDIinに応じて、不揮発性メモリ(LUT)93Rに記憶されているデータを検索し、そのルックアップテーブルの中から対応する出力電流コードCIoutを選び出すことにより、出力電流コードCIoutを求める。つまり、出力電流コードCIoutは量子化されているため、図7(B)に示したように、出力電流コードCIoutは、入力電圧Vinや出力電圧Voutに依存して、出力電流コードCIoutが理想特性からずれることとなる。なお、より細かく量子化するようにルックアップテーブルのデータを増やした場合、出力電流コードCIoutは、より理想特性に近づくようになるが、これを実現するには、不揮発性メモリ(LUT)93Rのメモリ容量を増やす必要がある。 In this comparative example, as described above, the voltage conversion device 1R searches the data stored in the nonvolatile memory (LUT) 93R according to the input voltage code DVin, the output voltage code DVout, and the input current code DIin. The output current code CIout is obtained by selecting the corresponding output current code CIout from the lookup table. That is, since the output current code CIout is quantized, the output current code CIout depends on the input voltage Vin and the output voltage Vout as shown in FIG. Will deviate from. In addition, when the data of the lookup table is increased so as to quantize more finely, the output current code CIout becomes closer to the ideal characteristic, but in order to realize this, the nonvolatile memory (LUT) 93R Need to increase memory capacity.
上述したように、演算精度の測定結果(図7)において、上記第1の実施の形態における不揮発性メモリ93のメモリ容量と、比較例における不揮発性メモリ(LUT)93Rのメモリ容量とは、ほぼ同等である。つまり、同じメモリ容量では、上記第1の実施の形態の方が、高い演算精度を実現できる。一方、上記第1の実施の形態と比較例とで、同じ演算精度を実現するには、比較例における不揮発性メモリ(LUT)93Rのメモリ容量を増やすか、もしくは、上記第1の実施の形態における不揮発性メモリ93のメモリ容量を減らすことにより実現される。つまり、上記第1の実施の形態におけるメモリ容量の方が、比較例におけるメモリ容量と比べて、少なくてすむ。結果として、上記第1の実施の形態は、この比較例と比べて、より少ないメモリ容量で、より高い演算精度を実現できるものである。
As described above, in the measurement result of the calculation accuracy (FIG. 7), the memory capacity of the
また、比較例では、高い演算精度を得るためにルックアップテーブルのデータを増やす場合には、設計段階においてそのテーブルデータを作成するために、より多くの条件においてデータを収集する必要があり、その作成に要する手間と時間が大きくなり、コストアップを招くおそれがある。一方、上記第1の実施の形態では、さらに演算精度を向上する場合、例えば第1〜第3の演算の次数を高くすればよく、設計段階でのデータ収集に要する手間と時間はさほど変わらない。よって、上記第1の実施の形態によれば、コストアップを最小限に抑えつつ、より高い演算精度を実現することができる。 In addition, in the comparative example, when the data of the lookup table is increased in order to obtain high calculation accuracy, it is necessary to collect data under more conditions in order to create the table data in the design stage. The labor and time required for the creation increase, which may increase the cost. On the other hand, in the first embodiment, when the calculation accuracy is further improved, for example, the order of the first to third calculations may be increased, and the effort and time required for data collection at the design stage do not change much. . Therefore, according to the first embodiment, higher calculation accuracy can be realized while minimizing cost increase.
[効果]
以上のように本実施の形態では、電圧変換装置の出力電流を求める演算を、3段階の一元多項式により行うようにしたので、少ないメモリ容量で高い演算精度を実現することができる。
[effect]
As described above, in the present embodiment, since the calculation for obtaining the output current of the voltage converter is performed by a three-level unit polynomial, high calculation accuracy can be realized with a small memory capacity.
本実施の形態では、図5に示したように、第3の演算が、入力電流コードDIinに関する一元多項式になっている。そして、これに対応して、図6に示したように、入力電流コードDIinについてのフィッティングを最初に行っている。例えば、電圧変換装置1の出力電流Ioutが広い範囲の値をとりうる場合、入力電流Iinの範囲も広くなる。よって、広い入力電流Iinの範囲にわたり、高い近似精度でフィッティングがなされる必要がある。本実施の形態では、この広い範囲をとりうる入力電流Iinについてのフィッティングを最初に行うことにより、フィッティングの近似精度が向上し、その結果、第1〜第3の演算の精度が向上する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the third calculation is a one-way polynomial related to the input current code DIin. Corresponding to this, as shown in FIG. 6, the fitting for the input current code DIin is first performed. For example, when the output current Iout of the
また、本実施の形態では、図5に示したように、第1〜第3の演算の次数を全て2次としている。演算の次数を高くすると、演算精度は向上するが、不揮発性メモリ93に必要なメモリ容量は増加する。一方、演算の次数を低くすると、不揮発性メモリ93に必要なメモリ容量は少なくできるが、演算精度は悪化する。また、第1〜第3の演算において、少なくとも一つの演算の次数が他の演算の次数と異なる場合には、異なる次数の一元多項式の演算(例えば、図10)や、異なる次数の一元多項式のフィッティングを行うため、演算がやや複雑になる。本実施の形態では、第1〜第3の演算の次数を全て2次とすることにより、演算がシンプルになるとともに、高い演算精度と少ないメモリ容量を両立できる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, the orders of the first to third calculations are all secondary. When the calculation order is increased, the calculation accuracy is improved, but the memory capacity required for the
上記実施の形態では、図5に示した第1〜第3の演算はそれぞれ、出力電圧コードDVout(第1の演算)、入力電圧コードDVin(第2の演算)、および入力電流コードDIin(第3の演算)に関する一元多項式としたが、これに限定されるものではなく、演算の順番を入れ替えても良い。例えば、出力電圧コードDVout、入力電圧コードDVin、および入力電流コードDIinのうち、入力電圧コードDVinの出力電流コードCIoutに対する感度が他のものに比べて一番高い場合には、第1〜第3の演算をそれぞれ、出力電圧コードDVout(第1の演算)、入力電流コードDIin(第2の演算)、および入力電圧コードDVin(第3の演算)に関する一元多項式としてもよい。この場合、図6に示した第1〜第3のフィッティングにおいても、入力電圧コードDVin(第1のフィッティング)、入力電流コードDIin(第2のフィッティング)、および出力電圧コードDVout(第3のフィッティング)に関する一元多項式にする必要がある。この例では、出力電流コードCIoutに対する感度が一番高い入力電圧コードDVinについてのフィッティングを最初に行うことにより、このフィッティングの近似精度が向上し、その結果、第1〜第3の演算の精度が向上する。 In the above embodiment, the first to third calculations shown in FIG. 5 are respectively the output voltage code DVout (first calculation), the input voltage code DVin (second calculation), and the input current code DIin (first calculation). However, the present invention is not limited to this, and the order of operations may be changed. For example, if the sensitivity of the input voltage code DVin to the output current code CIout is the highest among the output voltage code DVout, the input voltage code DVin, and the input current code DIin, the first to third May be a unitary polynomial for the output voltage code DVout (first calculation), the input current code DIin (second calculation), and the input voltage code DVin (third calculation). In this case, also in the first to third fittings shown in FIG. 6, the input voltage code DVin (first fitting), the input current code DIin (second fitting), and the output voltage code DVout (third fitting). ). In this example, by fitting the input voltage code DVin having the highest sensitivity to the output current code CIout first, the approximation accuracy of this fitting is improved. As a result, the accuracy of the first to third calculations is improved. improves.
上記実施の形態では、図5に示した第1〜第3の演算において、全ての演算式を一元二次多項式としたが、これに限定されるものではなく、全ての演算式を一元m次多項式(mは自然数)としてもよく、例えば、一元一次多項式でもよいし、一元三次多項式でもよい。この場合、図6に示した第1〜第3のフィッティングの全ての式も、第1〜第3の演算式と同じ次数mをもつ一元m次多項式にする必要がある。次数mを大きくすると、このフィッティングにおける近似精度が向上し、その結果、第1〜第3の演算の精度が向上する。一方、次数mを小さくすると、演算がシンプルになるため、演算処理時間が短縮されるとともに演算回路94の要求性能を下げることができる。さらに、演算用パラメータセットDPのパラメータ数が減るため、不揮発性メモリ93のメモリ容量を減らすことができる。
In the above embodiment, in the first to third calculations shown in FIG. 5, all the arithmetic expressions are unitary quadratic polynomials, but the present invention is not limited to this. A polynomial (m is a natural number) may be used. For example, a one-way linear polynomial or a one-way third-order polynomial may be used. In this case, all the equations of the first to third fittings shown in FIG. 6 need to be a one-dimensional m-order polynomial having the same degree m as the first to third arithmetic equations. When the order m is increased, the approximation accuracy in this fitting is improved, and as a result, the accuracy of the first to third calculations is improved. On the other hand, if the order m is reduced, the calculation becomes simple, so that the calculation processing time is shortened and the required performance of the
上記実施の形態では、図5に示した第1〜第3の演算において、全ての演算式を同じ次数(二次)としたが、これに限定されるものではなく、第1〜第3の演算のうち少なくとも一つの演算の次数が、他の演算の次数と異なっていても良い。例えば、出力電圧コードDVout、入力電圧コードDVin、入力電流コードDIinのうち、入力電圧コードDVin(第2の演算)の出力電流コードCIoutに対する感度が他のものに比べて一番高い場合には、第2の演算における一元多項式の次数を3次にしてもよい。この場合、図6に示した第2のフィッティングの一元多項式の次数も3次にする必要がある。この例では、出力電流コードCIoutに対する感度が一番高い入力電圧コードDVinについてのフィッティングの近似精度が向上することに起因して、第1〜第3の演算の精度が向上する。 In the above embodiment, in the first to third calculations shown in FIG. 5, all the calculation expressions are set to the same order (secondary). However, the present invention is not limited to this, and the first to third calculations are not limited thereto. The order of at least one of the operations may be different from the order of the other operations. For example, when the sensitivity of the input voltage code DVin (second calculation) to the output current code CIout is the highest among the output voltage code DVout, the input voltage code DVin, and the input current code DIin, The order of the one-way polynomial in the second calculation may be third order. In this case, the order of the one-way polynomial of the second fitting shown in FIG. In this example, the accuracy of the first to third calculations is improved because the approximation accuracy of the fitting for the input voltage code DVin having the highest sensitivity to the output current code CIout is improved.
さらに、第1〜第3の演算のうち少なくとも一つの演算の次数が、他の演算の次数と異なる場合において、より後で行われる演算ほど、その次数が大きくなるようにしても良い。例えば、図10に示したように、第1の演算が一元一次多項式であり、第2の演算が一元二次多項式であり、第3の演算が一元三次多項式であってもよい。この場合、第1〜第3のフィッティングの式も、これに対応させる必要があり、第1のフィッティングの式を一元三次多項式とし、第2のフィッティングの式を一元二次多項式とし、第3のフィッティングの式を一元一次多項式とする必要がある。このように、第1のフィッティングの次数を大きくするとその近似誤差が少なくなり、第2および第3のフィッティングもより高精度で実施されることとなり、その結果、第1〜第3の演算の精度が向上する。 Furthermore, when the order of at least one of the first to third operations is different from the order of the other operations, the later order of the operations may increase the order. For example, as illustrated in FIG. 10, the first operation may be a one-way linear polynomial, the second operation may be a one-way second-order polynomial, and the third operation may be a one-way third-order polynomial. In this case, the first to third fitting equations also need to correspond to this, the first fitting equation is a one-dimensional cubic polynomial, the second fitting equation is a one-dimensional quadratic polynomial, The fitting equation must be a one-dimensional linear polynomial. As described above, when the order of the first fitting is increased, the approximation error is reduced, and the second and third fittings are performed with higher accuracy. As a result, the accuracy of the first to third operations is increased. Will improve.
<第2の実施の形態>
次に、本発明の第2の実施の形態に係る電圧変換装置について説明する。なお、上記第1の実施の形態に係る電圧変換装置1と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a voltage converter according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the
[構成例]
図11は、本発明の第2の実施の形態に係る電圧変換装置の回路構成を表すものである。電圧変換装置1Bは、温度検出回路25と、演算部9Bを有する演算処理部8Bを備えている。
[Configuration example]
FIG. 11 shows a circuit configuration of a voltage conversion device according to the second embodiment of the present invention. The voltage conversion device 1B includes a temperature detection circuit 25 and a
温度検出回路25は、温度を検出し、その温度に対応する検出信号STempを演算処理部8Bへ出力するものである。
The temperature detection circuit 25 detects the temperature and outputs a detection signal STemp corresponding to the temperature to the
演算処理部8Bは、演算部9Bを有している。演算処理部8Bは、電圧検出回路21から供給される検出信号SVin1、電流検出回路22から供給される検出信号SIin1、SW切換部7から供給される検出信号SVout、温度検出回路25から供給される検出信号STempに基づいて、演算処理を行い、電圧変換装置1Bの出力端子T3における出力電流Ioutを求め、その結果を出力端子T5から出力するものである。
The
図12は、演算部9Bのブロック図を表すものである。演算部9Bは、A/D変換回路914と、レジスタ924、954と、不揮発性メモリ93Bと、演算回路94Bと、インターフェース部97Bとを有する。
FIG. 12 shows a block diagram of the
A/D変換回路914は、他のA/D変換回路911〜913と同様に、アナログの検出信号STempをデジタル信号に変換する回路であり、レジスタ924は、その結果を温度コードDTempとして格納する。不揮発性メモリ93Bは、あらかじめ定められた複数の演算用パラメータセットDPB(後述)が記憶される回路である。演算回路94Bは、後述するように、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、入力電流コードDIin温度コードDTemp、および演算用パラメータセットDPBを用いて、演算により出力電流コードCIoutを求めるものである。さらに、演算回路94Bは、上記第1の実施の形態と同様に、フォーマット変換を行う機能も有し、温度コードDTempを温度コードCTempに変換する。レジスタ954は、温度コードCTempを格納する。レジスタ951〜954、96のデータは、インターフェース部97Bを介して、端子T5に接続された外部の装置とやりとりされる。
Similar to the other A /
図11において、電圧検出回路21、23と、電流検出回路22と、温度検出回路25は、本発明における「n種類の検出値を検出する検出手段」の一具体例に対応し、nが4である場合に対応している。また、演算部9Bは、本発明における「演算回路」の一具体例に対応する。
In FIG. 11, the
[動作および作用]
図13は、演算部9Bにおける演算動作の流れ図を表すものである。
[Operation and Action]
FIG. 13 shows a flowchart of the calculation operation in the
まず、S41において、A/D変換回路911〜914がアナログ入力電圧をデジタルコードにそれぞれ変換し、レジスタ921〜924はその結果を格納する。A/D変換回路914は、電圧変換装置1の温度の検出信号STempをデジタルコードに変換し、レジスタ924はその結果を温度コードDTempとして格納する。その他は、第1の実施の形態のS1と同様である。
First, in S41, the A /
次に、S42において、演算回路94Bは、あらかじめ格納されている演算用パラメータセットDPBを、不揮発性メモリ93Bから読み出す。演算用パラメータセットDPBのパラメータの個数は、この例では81個である。
Next, in S42, the arithmetic circuit 94B reads out the pre-stored operation parameter set DPB from the
次に、S43において、演算回路94Bは、レジスタ924が格納している温度コードDTempと、S42にて読み込んだ演算用パラメータセットDPB(第1のパラメータセット)を基に、第1の演算を行う。第1の演算は、この第1のパラメータセットを係数とした、温度コードDTempに関する27個の一元二次多項式の演算である。そして、演算回路94Bは、この演算の結果である27個のパラメータ(Aa1〜Cc3)からなる第2のパラメータセットを、演算回路94B内に格納される。
Next, in S43, the arithmetic circuit 94B performs the first calculation based on the temperature code DTemp stored in the
次に、S44において、演算回路94Bは、レジスタ922が格納している出力電圧コードDVoutと、S43によって求めた第2のパラメータセットを基に、第2の演算を行う。第2の演算は、この第2のパラメータセットを係数とした、出力電圧コードDVoutに関する9つの一元二次多項式の演算である。そして、演算回路94Bは、この演算の結果である9つのパラメータ(Aa〜Cc)からなる第3のパラメータセットを、演算回路94B内に格納する。
Next, in S44, the arithmetic circuit 94B performs a second operation based on the output voltage code DVout stored in the
次に、S45において、演算回路94Bは、レジスタ921が格納している入力電圧コードDVinと、S44によって求めた第3のパラメータセットを基に、第3の演算を行う。第3の演算は、この第3のパラメータセットを係数とした、入力電圧コードDVinに関する3つの一元二次多項式の演算である。そして、演算回路94Bは、この演算の結果である3つのパラメータ(A〜C)からなる第4のパラメータセットを、演算回路94B内に格納する。
Next, in S45, the arithmetic circuit 94B performs a third operation based on the input voltage code DVin stored in the
次に、S46において、演算回路94Bは、レジスタ923が格納している入力電流コードDIinと、S45によって求めた第4のパラメータセットを基に、第4の演算を行う。第4の演算は、この第4のパラメータセットを係数とした、入力電流コードDIinに関する一元二次多項式の演算である。そして、演算回路94Bは、この演算の結果を、出力電流コードCIoutとしてレジスタ96に格納する。
Next, in S46, the arithmetic circuit 94B performs a fourth operation based on the input current code DIin stored in the
次に、S47において、演算回路94Bは、上記第1の実施の形態と同様に、フォーマット変換を行う。演算回路94Bは、温度コードDTempを温度コードCTempに変換する。そして、レジスタ954は温度コードCTempを格納する。その他については、第1の実施の形態のS6と同様である。
Next, in S47, the arithmetic circuit 94B performs format conversion in the same manner as in the first embodiment. The arithmetic circuit 94B converts the temperature code DTemp into the temperature code CTemp. The
以上で、演算は終了する。なお、レジスタ951〜954、96に格納されたこれらのデータは、端子T5に接続された外部装置と、インターフェース部97を介してやりとりされることとなる。
This completes the calculation. Note that these data stored in the
なお、上記演算で使用される演算用パラメータセットDPBは、上述した第1の実施の形態における演算用パラメータセットDPの準備方法(図6)と、まったく同様の方法で準備される。すなわち、まず、図6のS11と同様に、出力電流コードDIout、入力電流コードDIin、入力電圧コードDVin、出力電圧コードDVout、および温度コードDTempからなる5つのデータを一組とし、様々な条件においてこのデータを収集する。その後、図6のS12〜S14と同様にフィッティングを行う。ただし、図13において、演算が4段階により行われることに起因して、フィッティングも4段階で行われる。つまり、第1のフィッティングは図13の第4の演算に対応するものであり、第2のフィッティングは図13の第3の演算に対応するものであり、第3のフィッティングは図13の第2の演算に対応するものであり、第4のフィッティングは図13の第1の演算に対応するものである。この第4のフィッティングで得られたパラメータセット(81個のパラメータAa11〜Cc33)が、演算用パラメータセットDPBとなる。 The calculation parameter set DPB used in the above calculation is prepared in exactly the same manner as the calculation parameter set DP preparation method (FIG. 6) in the first embodiment described above. That is, first, similarly to S11 of FIG. 6, a set of five data consisting of an output current code DIout, an input current code DIin, an input voltage code DVin, an output voltage code DVout, and a temperature code DTemp is set as one set under various conditions. Collect this data. Thereafter, fitting is performed in the same manner as S12 to S14 in FIG. However, in FIG. 13, due to the fact that the calculation is performed in four stages, the fitting is also performed in four stages. That is, the first fitting corresponds to the fourth calculation in FIG. 13, the second fitting corresponds to the third calculation in FIG. 13, and the third fitting corresponds to the second calculation in FIG. The fourth fitting corresponds to the first calculation of FIG. 13. The parameter set (81 parameters Aa11 to Cc33) obtained by the fourth fitting becomes a calculation parameter set DPB.
[効果]
以上のように、本実施の形態では、電圧変換装置の出力電流を求める演算をする際、温度についても一元多項式を使用して演算するようにしたので、使用環境の温度に依らず、より高精度な演算が実現できる。その他の効果は、上記第1の実施の形態の場合と同様である。
[effect]
As described above, in the present embodiment, when calculating the output current of the voltage converter, the temperature is also calculated using a one-way polynomial. Accurate calculation can be realized. Other effects are the same as in the case of the first embodiment.
第2の実施の形態における電圧変換装置は、第1の実施の形態と同様に、第1〜第4の演算の順番を入れ替えても良い。 The voltage conversion apparatus according to the second embodiment may change the order of the first to fourth computations as in the first embodiment.
第2の実施の形態における電圧変換装置は、第1の実施の形態と同様に、全ての演算式を一元m次多項式(mは自然数)としてもよく、例えば、一元一次多項式でもよいし、一元三次多項式でもよい。 In the voltage conversion apparatus according to the second embodiment, all arithmetic expressions may be one-way m-order polynomials (m is a natural number), for example, one-way first-order polynomials or one-way polynomials, as in the first embodiment. A cubic polynomial may be used.
第2の実施の形態における電圧変換装置は、第1の実施の形態と同様に、第1〜第4の演算のうち少なくとも一つの演算の次数が、他の演算の次数と異なっていても良い。さらに、より後で行われる演算ほど、その次数が大きくなるようにしても良い。 In the voltage conversion apparatus according to the second embodiment, as in the first embodiment, the order of at least one of the first to fourth calculations may be different from the order of other calculations. . Furthermore, the order may be increased as the calculation is performed later.
<その他の変形例>
上記第1および第2の実施の形態では、出力電流を演算する際に使用する物理量として、電圧変換装置の入力電圧、出力電圧、入力電流、および温度を用いているが、これに限定されるものではなく、他の物理量をさらに加えてもよい。他の物理量としては、例えば、電圧変換装置の累積使用時間を用いることができる。この場合、電圧変換装置の出力電流は、入力電圧、出力電圧、入力電流、温度、および累積使用時間に関する一元多項式により出力電流を演算するため、経時変化による出力電流の特性変化も表現できるようになり、さらに精度が向上する。なお、n個の物理量があり、演算におけるこれらの各物理量に対応する一元多項式の次数がそれぞれm1、m2、…、mnとすると、演算用パラメータセット(第1の実施の形態におけるDPや、第2の実施の形態におけるDPB)のパラメータの個数npは、
In the first and second embodiments, the input voltage, output voltage, input current, and temperature of the voltage converter are used as physical quantities used when calculating the output current. However, the present invention is not limited to this. Other physical quantities may be further added. As another physical quantity, for example, the cumulative usage time of the voltage converter can be used. In this case, the output current of the voltage converter is calculated using a one-way polynomial for the input voltage, output voltage, input current, temperature, and accumulated usage time, so that the change in the output current characteristics due to changes over time can also be expressed. The accuracy is further improved. If there are n physical quantities and the orders of one-way polynomials corresponding to these physical quantities in the calculation are m 1 , m 2 ,..., M n , respectively, an operation parameter set (DP in the first embodiment) In addition, the number np of parameters of DPB) in the second embodiment is
1,1B…電圧変換装置、3…スイッチング回路、4…トランス、5…整流回路、6…平滑回路、7…SW切換部、8…演算処理部、9、9B、9R…演算部、10…高圧バッテリ、21,23…電圧検出回路、22…電流検出回路、25…温度検出回路、40…磁芯、41…1次側巻線、421,422…2次側巻線、61…チョークコイル、71,831,832…バッファ、73…制御部、76,811,812…トランス、77,78…SW駆動部、821,822…平滑回路、911〜914…A/D変換回路、921〜924、951〜954,96…レジスタ、93,93B…不揮発性メモリ、93R…不揮発性メモリ(LUT)、94,94B…演算回路、94R…検索回路、97,97B…インターフェース部、CIin,DIin…入力電流コード、CIout,DIout…出力電流コード、Cin…入力平滑コンデンサ、Cout…出力平滑コンデンサ、CT…センタタップ、CVin,DVin…入力電圧コード、CVout,DVout…出力電圧コード、DP,DPB…演算用パラメータセット、Ia1,Ib1…1次側ループ電流、Ia2,Ib2…2次側ループ電流、Iin…入力電流、Iout…出力電流、L1H…1次側高圧ライン、L1L…1次側低圧ライン、L2…2次側ライン、LG…接地ライン、LO…出力ライン、Lr…共振用インダクタ、R72,R841,R842…抵抗器、S1〜S6…SW制御信号、S75,S76…制御信号、SIin,SIin1,SVin,SVin1,STemp,SVout,SVout1…検出信号、SW1〜SW6…スイッチング素子、T1,T2…入力端子、T3,T4,T5…出力端子、Vin…入力電圧、Vout…出力電圧
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記入力電圧と前記出力電圧と前記電圧変換回路の入力電流とを含むn種類の検出値(nは3以上の自然数)を検出する検出手段と、
所定のパラメータセットを係数とする一元多項式に前記n種類の検出値のうちの一の検出値を代入して次段の一元多項式のパラメータセットを求める演算処理を、前記n種類の検出値のうち代入すべき検出値を順次入れ換えるごとに繰り返し、最終段の演算の結果を前記電圧変換回路の出力電流として求める演算回路と
を備えた電圧変換装置。 A voltage conversion circuit that converts the input voltage to output an output voltage; and
Detection means for detecting n types of detection values (n is a natural number of 3 or more) including the input voltage, the output voltage, and the input current of the voltage conversion circuit;
A calculation process for substituting one detection value of the n types of detection values into a one-way polynomial having a predetermined parameter set as a coefficient to obtain a parameter set of a next-stage unit polynomial is selected from the n types of detection values. A voltage converter comprising: an arithmetic circuit that repeats each time the detection values to be substituted are sequentially replaced, and obtains the result of the final stage operation as an output current of the voltage conversion circuit.
前記演算回路は、
第1のパラメータセットを係数とする第1の一元多項式に前記3種類の検出値のうちの第1の検出値を代入することにより、次段の第2のパラメータセットを求める第1の演算と、
前記第2のパラメータセットを係数とする第2の一元多項式に前記3種類の検出値のうちの第2の検出値を代入することにより、次段の第3のパラメータセットを求める第2の演算と、
前記第3のパラメータセットを係数とする第3の一元多項式に前記3種類の検出値のうちの第3の検出値を代入することにより、前記第3の一元多項式の値を求め、この値を前記出力電流として出力する第3の演算と
を行う
請求項1に記載の電圧変換装置。 The detection means detects three types of detection values consisting of the input voltage, the output voltage, and the input current,
The arithmetic circuit is:
A first calculation for obtaining a second parameter set of the next stage by substituting the first detected value of the three types of detected values into a first one-way polynomial having the first parameter set as a coefficient; ,
A second calculation for obtaining a third parameter set of the next stage by substituting the second detected value of the three types of detected values into a second one-way polynomial having the second parameter set as a coefficient. When,
By substituting the third detection value of the three types of detection values into a third one-way polynomial having the third parameter set as a coefficient, the value of the third one-way polynomial is obtained, and this value is obtained. The voltage conversion apparatus according to claim 1, wherein a third calculation that outputs the output current is performed.
請求項1に記載の電圧変換装置。 The voltage conversion apparatus according to claim 1, wherein each of the one-way polynomials is an m-order polynomial (m is a natural number) having the same order.
請求項1に記載の電圧変換装置。 The voltage conversion apparatus according to claim 1, wherein each of the one-way polynomials is an m-order polynomial (m is a natural number), and at least one of them is a different order.
請求項4に記載の電圧変換装置。 The voltage conversion device according to claim 4, wherein the one-way polynomial has a higher degree than the one-way polynomial in a later-stage operation.
前記入力電圧と前記出力電圧と前記電圧変換装置への入力電流とを含むn種類の検出値(nは3以上の自然数)を検出し、
所定のパラメータセットを係数とする一元多項式に前記n種類の検出値のうちの一の検出値を代入して次段の一元多項式のパラメータセットを求める演算処理を、前記n種類の検出値のうち代入すべき検出値を順次入れ換えるごとに繰り返し、最終段の演算の結果を前記電圧変換回路の出力電流として求める
電圧変換装置の出力電流演算方法。 A method applied to a voltage converter that converts an input voltage to output an output voltage,
Detecting n types of detection values (n is a natural number of 3 or more) including the input voltage, the output voltage, and the input current to the voltage converter;
A calculation process for substituting one detection value of the n types of detection values into a one-way polynomial having a predetermined parameter set as a coefficient to obtain a parameter set of a next-stage unit polynomial is selected from the n types of detection values. An output current calculation method for a voltage converter, which is repeated each time the detection values to be substituted are sequentially replaced, and obtains the result of the final stage calculation as the output current of the voltage conversion circuit.
前記入力電圧と前記出力電圧と前記電圧変換装置への入力電流とを含むn種類の実測値(nは3以上の自然数)と、前記電圧変換装置の出力電流の実測値との組み合わせを複数組分取得する実測値取得ステップと、
前記出力電流の実測値を、前記n種類の実測値のうちの一の実測値の関数である初段の一元多項式によって表した場合におけるその一元多項式の係数を求め、これを次段のパラメータセットとして設定する初段演算ステップと、
前段の演算ステップにより得られたパラメータセットを、前記n種類の実測値のうちの他の一の実測値の関数である一元多項式によって表した場合におけるその一元多項式の係数を求め、これを次段のパラメータセットとして設定する後続段演算ステップと
を含み、
前記初段演算ステップを実行したのち、前記後続段演算ステップを繰り返すことにより、最終段の演算における一元多項式の係数を求め、これを前記初期パラメータセットとする
請求項6に記載の電圧変換装置の出力電流演算方法。 The step of obtaining an initial parameter set that is the predetermined parameter set used in the first calculation process among the calculation processes to be repeatedly performed,
A plurality of combinations of n kinds of actually measured values (n is a natural number of 3 or more) including the input voltage, the output voltage, and the input current to the voltage converter, and the actually measured values of the output current of the voltage converter. An actual value acquisition step for acquiring minutes;
When the measured value of the output current is represented by a first-order polynomial that is a function of one of the n types of measured values, a coefficient of the one-way polynomial is obtained, and this is used as a parameter set for the next stage. First stage calculation step to be set,
When the parameter set obtained by the previous calculation step is represented by a one-way polynomial that is a function of the other one of the n types of actual measurement values, the coefficient of the one-way polynomial is obtained, And a subsequent calculation step set as a parameter set of
The output of the voltage conversion device according to claim 6, wherein after executing the first stage calculation step, by repeating the subsequent stage calculation step, a coefficient of a one-way polynomial in the final stage calculation is obtained and used as the initial parameter set. Current calculation method.
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