KR101038754B1 - 다상 전압 변환장치, 차량 및 다상 전압 변환장치의 제어방법 - Google Patents

다상 전압 변환장치, 차량 및 다상 전압 변환장치의 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101038754B1
KR101038754B1 KR1020097017458A KR20097017458A KR101038754B1 KR 101038754 B1 KR101038754 B1 KR 101038754B1 KR 1020097017458 A KR1020097017458 A KR 1020097017458A KR 20097017458 A KR20097017458 A KR 20097017458A KR 101038754 B1 KR101038754 B1 KR 101038754B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
control
node
phase
voltage
period
Prior art date
Application number
KR1020097017458A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090104113A (ko
Inventor
다카히코 하세가와
고타 마나베
Original Assignee
도요타 지도샤（주）
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도요타 지도샤（주） filed Critical 도요타 지도샤（주）
Publication of KR20090104113A publication Critical patent/KR20090104113A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101038754B1 publication Critical patent/KR101038754B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
    • B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

다상 전압 변환장치(10)는, 각각이 미리 정해진 복수의 제어 주기 중에서 선택된 제어 주기에 의거하여 전압 변환을 행하는 전압 변환부(31 ~ 33)와, 전압 변환부(31 ~ 33)에 대하여 제어 주기를 지시하는 제어장치(30)를 구비한다. 제어장치(30)는, 복수의 제어 주기에 공통하여 관련되는 소정의 갱신 주기로 전압 변환부(31 ~ 33)에 대하여 제어 주기의 갱신을 행한다. 갱신 주기는, 복수의 제어 주기의 최소 공배수이다. 복수의 전압 변환부의 갯수는 n개이고, 제어장치(30)는, 복수의 전압 변환부에 대하여, 갱신 주기의 n분의 1의 시간차를 만들어 차례로 제어 주기의 갱신을 행한다. 이것에 의하여, 출력 전압 리플을 억제한 다상 전압 변환장치를 제공할 수 있다.

Description

다상 전압 변환장치, 차량 및 다상 전압 변환장치의 제어방법{MULTI-PHASE VOLTAGE TRANSFORMING DEVICE, VEHICLE, AND MULTI-PHASE TRANSFORMING DEVICE CONTROL METHOD}
본 발명은, 다상 전압 변환장치, 그것을 구비하는 차량, 및 다상 전압 변환장치의 제어방법에 관한 것이다.
일본국 특개2004-357388호 공보에는, 승압 및 강압의 기능을 아울러 가지는 다상 다중형의 승/강압 컨버터가 개시되어 있다. 이 승/강압 컨버터는, 각 상에 위상을 어긋나게 하여 전류가 흐르도록 제어되어 있다.
도 7은, 다상(3상) 컨버터에 대하여 설명하기 위한 파형도이다.
도 7을 참조하여, 단상이면 제어 주기 100 ㎲에서 평활 전의 배터리 전류의 진폭이 크게 그것을 평활하여도 큰 리플 전류가 흐른다. 그것에 비하여 3상의 컨버터이면, 제어 주기가 같아도, 각 상의 PWM 신호에 120°의 위상차를 만듦으로써, 평활 후의 배터리 전류에는 33.3 ㎲ 주기의 진폭이 저감된 리플 전류가 흐르게 된다.
즉, 단상 컨버터보다 3상 컨버터쪽이 리플 전류의 진폭이 작아진다.
이와 같은 승/강압 컨버터는, 일반적으로, 리액터와 스위칭 소자를 포함하는 초퍼 회로로 구성된다.
승/강압 컨버터는, 통과 전력에 의거하여, 스위칭 소자의 스위칭 주기를 변환하는 제어를 행하는 것이 있다. 또한, 스위칭 주기의 역수(逆數)는, 캐리어 주파수라고도 불리운다. 예를 들면, 통과 전력이 많은 경우에는, 스위칭 손실을 적게 하기 위하여, 스위칭 주기를 길게(캐리어 주파수를 낮게) 하는 제어를 행하는 경우가 있다.
도 8은, 캐리어 주파수의 변환에 대하여 설명하기 위한 검토예를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하여, U상, V상, W상의 3상 컨버터에 대하여, 「△」의 포트 출력 타이밍으로 나타내는 바와 같이, 캐리어 주파수 및 듀티비를 포함하는 제어정보가, 중앙의 제어부로부터 각 상의 제어부에 대하여 출력된다. 「△」가 표시되어 있는 시각 t0, t9, t18, t27, t36에서, 각 상의 제어부는 유지하고 있던 설정을 일제히 재기록한다. 그리고 각 상 제어부는, 유지하고 있는 설정에 의거하여, 각 상의 스위칭 제어를 실행한다.
U상, V상, W상의 각 전류 파형에서, 파형의 하향 피크점에서 상향 피크점까지는 스위칭 소자의 도통 기간(Ton)이고, 파형의 상향 피크점에서 하향 피크점까지는, 스위칭 소자의 비도통 기간(Toff)이다. 그리고, Ton + Toff가 제어 주기이다.
시각 t0 ∼ t18까지는, U상부터 V상에는 Ty의 시간차(위상차)가 만들어지고, V상부터 W상에도 Ty의 시간차(위상차)가 만들어져 있다.
여기서, 시각 t18에서, 듀티비가 50%로 유지된 채, 제어 주기를 2배로 변경 하는 지시가 각 상 제어부에 대하여 일제히 출력되었다고 하자. 그러나, 각 상 제어부는, 제어 주기의 중도에서는 제어 주기를 변환할 수 없다.
그래서, U상의 전류 파형에서는 시각 t18부터 즉시 제어 주기가 2배로 변환되어 있으나, V상에 대해서는, 시각 t20부터 제어 주기가 2배로 변환되어 있다. W상에 대해서는, 시각 t19부터 제어 주기가 2배로 변환되어 있다.
즉, 각 상에서 지령을 받고 나서 최초의 제어 주기의 완료시점(즉 하향 피크점)까지 기다리고 나서 제어 주기가 변환된다.
도 8의 예에서는 W상쪽이 V상보다 빠르게 제어 주기가 변환된 결과, 시각 t20 이후의 전류파형에서, U상 전류파형과 V상 전류파형의 어긋남은 시간차(Ty) 그대로 유지되어 있으나, U상 전류파형과 W상 전류파형의 어긋남은 시간차(TyA)가 되어 시각 t18 이전과는 달라져 있다. 즉, 캐리어 변환 시에 각 상 사이의 위상차가 보존되지 않는다는 결과가 생긴다. 그 결과, 다상 전압 변환장치의 출력전압 리플이 커질 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 출력전압 리플을 억제한 다상 전압 변환장치, 그것을 구비하는 차량, 및 다상 전압 변환장치의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명은, 요약하면, 다상 전압 변환장치로서, 제 1 노드와 제 2 노드의 사이에 병렬적으로 접속되고, 각각이 미리 정해진 복수의 제어 주기 중에서 선택된 제어 주기에 의거하여 전압 변환을 행하는 복수의 전압 변환부와, 복수의 전압 변환부에 대하여 제어 주기를 지시하는 제어장치를 구비한다. 제어장치는, 복수의 제어 주기에 공통하여 관련되는 소정의 갱신 주기로 복수의 전압 변환부에 대하여 제어 주기의 갱신을 행한다.
바람직하게는, 갱신 주기는, 복수의 제어 주기의 최소 공배수이다. 복수의 전압 변환부의 갯수는 n개이고, 제어장치는, 복수의 전압 변환부에 대하여, 갱신 주기의 n분의 1의 시간차를 만들어 차례로 제어 주기의 갱신을 행한다.
바람직하게는, 제어장치는, 제어 주기를 결정하는 주제어부와, 복수의 전압 변환부에 각각 대응하여 설치되는 복수의 부제어부를 포함한다. 복수의 부제어부의 각각은, 대응하는 전압 변환부가 따르는 제어 주기에 대한 정보를 기억하는 설정정보 기억부를 포함한다. 주제어부는, 제어 주기의 갱신을 행하기 위하여 설정정보 기억부의 내용을 재기록한다.
바람직하게는, 복수의 전압 변환부의 각각은, 리액터와, 리액터의 한쪽 끝과 제 1 전원 노드의 사이에 설치되고, 제 1 활성화 신호에 따라 도통하는 제 1 스위칭 소자를 포함하는 제 1 전류 제어부와, 제 1 전원 노드와는 전위가 다른 제 2 전원 노드와 리액터의 한쪽 끝과의 사이에 설치되고, 제 2 활성화 신호에 따라 도통하는 제 2 스위칭 소자를 포함하는 제 2 전류 제어부를 포함한다. 제 1 전원 노드는 제 1 노드이다. 제어장치는, 제 1, 제 2 활성화 신호의 활성화 기간을 정하기 위하여, 제어 주기에서의 듀티비를, 각 전압 변환부에 지시한다.
더욱 바람직하게는, 제 1 전류 제어부는, 제 1 스위칭 소자와 병렬로 리액터의 한쪽 끝과 제 1 전원 노드의 사이에 설치되는 제 1 정류소자를 더 포함한다. 제 2 전류 제어부는, 제 2 스위칭 소자와 병렬로 리액터의 한쪽 끝과 제 2 전원 노드의 사이에 설치되는 제 2 정류소자를 더 포함한다.
더욱 바람직하게는, 복수의 전압 변환부의 각각은, 리액터의 다른쪽 끝과 제3 전원 노드의 사이에 설치되는 제 3 전류 제어부와, 제 2 전원 노드와 리액터의 다른쪽 끝과의 사이에 설치되는 제 4 전류 제어부를 더 포함한다. 전압 변환장치는, 제 1 전원 노드와 제 3 전원 노드의 사이에서 전압 변환을 행하고, 제 3 전원 노드는 제 2 노드이다.
본 발명은, 다른 국면에서는,상기 어느 하나의 다상 전압 변환장치를 포함하는 차량이다.
본 발명은, 또 다른 국면에서는, 제 1 노드와 제 2 노드의 사이에 병렬적으로 접속되고, 각각이 미리 정해진 복수의 제어 주기 중에서 선택된 제어 주기에 의거하여 전압 변환을 행하는 복수의 전압 변환부를 구비하는 다상 전압 변환장치의 제어방법으로서, 차량상태에 의거하여 복수의 제어 주기 중에서 제 1 제어 주기를 결정하는 단계와, 복수의 제어 주기에 공통하여 관련되는 소정의 갱신 주기로 복수의 전압 변환부에 대하여 제어 주기의 갱신을 행하는 단계를 구비한다.
바람직하게는, 갱신 주기는, 복수의 제어 주기의 최소 공배수이다. 복수의 전압 변환부의 갯수는 n개이고, 갱신을 행하는 단계는, 복수의 전압 변환부에 대하여, 갱신 주기의 n분의 1의 시간차를 만들어 차례로 제어 주기의 갱신을 행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 캐리어의 변환이 발생하여도 전압 변환장치의 출력전압 리플을 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 관한 차량(100)의 구성을 나타낸 회로도,
도 2는 도 1의 제어장치(30)와 전압 변환부(31∼33)의 구성을 나타내는 기능 블록도,
도 3은 제어장치(30)로서 컴퓨터를 사용한 경우의 일반적인 구성을 나타낸 도,
도 4는 제어장치(30)에서 실행되는 각 상 제어부에 대한 지령값의 갱신에 관한 제어의 처리를 설명하기 위한 플로우차트,
도 5는 캐리어 주파수의 변환에 대하여 설명하기 위한 도,
도 6은 도 4에 나타내는 제어가 적용된 경우의 각 상의 리액터 전류를 나타낸 파형도,
도 7은 다상(3상) 컨버터에 대하여 설명하기 위한 파형도,
도 8은 캐리어 주파수의 변환에 대하여 설명하기 위한 검토예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면에서 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 차량(100)의 구성을 나타낸 회로도이다. 차량(100)은, 모터를 탑재하는 자동차의 일례로서 나타내는 연료전지 자동차이다.
도 1을 참조하여, 차량(100)은, 노드(N2)와 노드(N3)의 사이에 접속되는 배터리(2)와, 노드(N2)와 노드(N3)의 사이에 접속되는 평활용 콘덴서(8)와, 노드(N2)와 노드(N1)의 사이에 접속되어 배터리의 전압(VB)과 인버터 전압(VINV)과의 사이에서 서로 전압 변환을 행하는 다상 전압 변환장치(10)를 포함한다.
차량(100)은, 또한, 노드(N1)와 노드(N3)의 사이에 접속되는 평활용 콘덴서(14)와, 노드(N1)와 노드(N3)의 사이에 접속되는 인버터(20)와, 인버터(20)에 의해 구동되는 모터(22)와, 연료전지시스템(40)을 포함한다. 연료전지시스템(40)은, 노드(N1)와 노드(N3)의 사이에 직렬로 접속되는 다이오드(16) 및 연료전지(18)와, 수소펌프(42)와, 냉각수 펌프(44)와 에어 컴프레서(46)를 포함한다.
다이오드(16)는, 연료전지(18)로 전류가 유입하는 것을 방지하기 위한 보호소자이고, 연료전지로부터 노드(N1)로 향하는 방향을 순방향으로 하여 접속된다. 연료전지(18)는, 수소와 공기 중의 산소의 화학반응으로 전기와 물을 만드는 전원장치이다. 수소 펌프(42)는, 도시 생략한 고압 탱크로부터 수소를 연료전지(18)에 송출한다. 에어 컴프레서(46)는, 공기를 압축하여 연료전지(18)에 공급한다. 냉각수 펌프(44)는, 연료전지(18)를 냉각하기 위한 냉각수를 순환시킨다.
수소 펌프(42)와, 냉각수 펌프(44)와 에어 컴프레서(46)는, 노드(N2, N3)에 접속되어 전력의 공급을 받는다. 이 때문에, 다상 전압 변환장치(10)를 정지시키고 있어도 연료전지(18)로 발전을 행하는 것이 가능하다.
차량(100)은, 또한, 배터리의 전압(VB)을 검출하는 전압 센서(6)와, 인버터 전압(VINV)을 검출하는 전압 센서(12)와, 제어장치(30)를 포함한다.
다상 전압 변환장치(10)는, 노드(N1)와 노드(N2)의 사이에 병렬 접속되는 전압 변환부(31∼33)를 포함한다. 전압 변환부(31∼33)에는 모두 전압(VB, VINV)의 기준 전위를 부여하는 노드(N3)가 접속되어 있다.
전압 변환부(31)는, 노드(N2)와 노드(N3)의 사이에 접속되는 제 1 아암(A1)과, 노드(N1)와 노드(N3)의 사이에 접속되는 제 2 아암(A2)과, 아암(A1, A2) 사이에 접속되는 리액터(L1)를 포함한다.
제 1 아암(A1)은, 노드(N2)와 노드(N3)의 사이에 직렬로 접속되는 IGBT 소자 (GA, GB)와, IGBT 소자(GA)와 병렬로 접속되는 다이오드(DA)와, IGBT 소자(GB)와 병렬로 접속되는 다이오드(DB)를 포함한다.
IGBT 소자(GA)의 콜렉터는 노드(N2)에 접속되고, 에미터는 노드(N4)에 접속된다. 다이오드(DA)는 노드(N4)로부터 노드(N2)로 향하는 방향을 순방향으로 하여 접속된다.
IGBT 소자(GB)의 콜렉터는 노드(N4)에 접속되고, 에미터는 노드(N3)에 접속된다. 다이오드(DB)는 노드(N3)로부터 노드(N4)로 향하는 방향을 순방향으로 하여 접속된다.
제 2 아암(A2)은, 노드(N1)와 노드(N3)의 사이에 직렬로 접속되는 IGBT 소자 (GC, GD)와, IGBT 소자(GC)와 병렬로 접속되는 다이오드(DC)와, IGBT 소자(GD)와 병렬로 접속되는 다이오드(DD)를 포함한다.
IGBT 소자(GC)의 콜렉터는 노드(N1)에 접속되고, 에미터는 노드(N5)에 접속된다. 다이오드(DC)는 노드(N4)로부터 노드(N1)로 향하는 방향을 순방향으로 하여 접속된다.
IGBT 소자(GD)의 콜렉터는 노드(N5)에 접속되고, 에미터는 노드(N3)에 접속된다. 다이오드(DD)는 노드(N3)로부터 노드(N5)로 향하는 방향을 순방향으로 하여 접속된다.
리액터(L1)는, 노드(N4)와 노드(N5)의 사이에 접속된다.
또한, 전압 변환부(32, 33)의 내부 구성에 대해서는, 전압 변환부(31)와 동일하기 때문에, 설명은 반복하지 않는다.
또, 도 1에서는, IGBT 소자(GB)의 에미터와 IGBT 소자(GD)의 에미터가 전압 변환부(31) 내부에서 접속되어 있는 구성, 즉 복수의 전압 변환부의 각각의 내부에서 노드(N3)와 연료전지(18)의 음극을 접속하는 구성을 나타내었다. 그러나, 도 1의 구성 대신, 각 전압 변환부 내부에서는 IGBT 소자(GB)의 에미터와 IGBT 소자(GD)의 에미터는 접속하지 않고, 전압 변환부 외부에 노드(N3)와 연료전지의 음극을 접속하는 배선을 전압 변환부(31∼33) 공통으로 1개 설치하여도 된다.
배터리의 전압(VB)과 연료전지(18)의 출력전압은 취할 수 있는 범위가 일부중복되어 있다. 예를 들면 배터리는 니켈 수소 배터리 등이 사용되고, 그 전원 전압은 예를 들면 200 V 내지 300 V의 범위에서 변동한다고 하자. 한편 연료전지(18)의 출력전압은 예를 들면 240 V 내지 400 V의 범위에서 변동한다.
따라서 배터리(2)의 전압이 연료전지(18)의 출력전압보다 높은 경우와 낮은 경우가 있기 때문에, 전압 변환부(31∼33)는 앞서 설명한 바와 같이 제 1, 제 2 아암을 가지는 구성으로 되어 있다. 이 구성에 의하여, 배터리(2)측에서 인버터(20) 측으로 승압 및 강압이 가능해지고, 또한 인버터(20)측에서 배터리(2)측으로 승압 및 강압이 가능해진다.
다음에, 제어장치(30)의 동작에 대하여 설명하기로 한다.
다상 전압 변환장치(10)는, 제 1 노드(N2)와 제 2 노드(N1)의 사이에 병렬적으로 접속되고, 각각이 미리 정해진 복수의 제어 주기 중에서 선택된 제어 주기에 의거하여 전압 변환을 행하는 복수의 전압 변환부(31∼33)와, 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여 제어 주기를 지시하는 제어장치(30)를 구비한다. 제어장치(30)는, 복수의 제어 주기에 공통하여 관련되는 소정의 갱신 주기로 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여 제어 주기의 갱신을 행한다.
바람직하게는, 복수의 전압 변환부(31∼33)의 각각은, 리액터(L1)와, 리액터(L1)의 한쪽 끝(N4)과 제 1 전원 노드(N2)의 사이에 설치되고, 제 1 활성화 신호에 따라 도통하는 제 1 스위칭 소자(GA)를 포함하는 제 1 전류 제어부와, 제 1 전원 노드는 전위가 다른 제 2 전원 노드(N3)와 리액터(L1)의 한쪽 끝(N4) 사이에 설치되고, 제 2 활성화 신호에 따라 도통하는 제 2 스위칭 소자(GB)를 포함하는 제 2 전류 제어부를 포함한다. 여기서 제 1 전원 노드는 상기한 제 1 노드이다. 제어장치(30)는, 제 1, 제 2 활성화 신호의 활성화 기간을 정하기 위하여, 제어 주기에서의 듀티비를, 각 전압 변환부(31∼33)에 지시한다.
더욱 바람직하게는, 제 1 전류 제어부는, 제 1 스위칭 소자(GA)와 병렬로 리액터의 한쪽 끝(N4)과 제 1 전원 노드(N2)의 사이에 설치되는 제 1 정류소자(DA)를더 포함한다. 제 2 전류 제어부는, 제 2 스위칭 소자(GB)와 병렬로 리액터의 한쪽 끝(N4)과 제 2 전원 노드(N3)의 사이에 설치되는 제 2 정류소자(DB)를 더 포함한다.
더욱 바람직하게는, 복수의 전압 변환부(31∼33)의 각각은, 리액터(L1)의 다른쪽 끝(N5)과 제 3 전원 노드(N1)의 사이에 설치되는 제 3 전류 제어부(GC, DC)와, 제 2 전원 노드(N3)와 리액터(L1)의 다른쪽 끝(N5) 사이에 설치되는 제 4 전류 제어부(GD, DD)를 더 포함한다. 전압 변환장치는, 제 1 전원 노드(N2)와 제 3 전원 노드(N1)의 사이에서 전압 변환을 행한다. 여기서, 제 3 전원 노드는 상기한 제 2 노드이다.
도 2는, 도 1의 제어장치(30)와 전압 변환부(31∼33)의 구성을 나타내는 기능 블록도이다. 또한, 이 제어장치(30)는, 소프트웨어로도 하드웨어로도 실현이 가능하다.
도 2를 참조하여, 제어장치(30)는, 액셀러레이터 포지션 센서(48)로부터 주어지는 액셀러레이터 개방도(Acc)에 의거하여 전압 지령값(Vfcr)을 출력하는 차량제어부(102)와, 전압 지령값(Vfcr)에 의거하여, U상 지령 신호 DUTY(U), V상 지령 신호 DUTY(V), W상 지령 신호 DUTY(W)를 출력하는 전압 변환부 제어용 DC-CPU(104)를 포함한다.
U상 지령 신호 DUTY(U), V상 지령 신호 DUTY(V), W상 지령 신호 DUTY(W)에는, 각각, 제어 주기(또는 캐리어 주파수), 듀티비 등의 정보가 포함된다. 제어 주기 및 듀티비 대신, 스위칭 소자의 도통 기간(Ton)과 비도통 기간(Toff)을 포함하여도 된다.
제어장치(30)는, U상 제어부(112)와 V상 제어부(114)와, W상 제어부(116)를 더 포함한다.
U상 제어부(112)는, U상 지령 신호 DUTY(U)에 의해 전달되는 정보를 기억하는 설정 기억부(122)를 포함한다. V상 제어부(114)는, V상 지령 신호 DUTY(V)에 의해 전달되는 정보를 기억하는 설정 기억부(124)를 포함한다. W상 제어부(116)는 W상 지령 신호 DUTY(W)에 의해 전달되는 정보를 기억하는 설정 기억부(126)를 포함한다.
U상 제어부(112)는, 설정 기억부(122)가 기억하고 있는 정보에 의거하여, 대응하는 IGBT 소자(GA, GB)의 게이트를 제어하는 제어신호[GA(U), GB(U)]와, 대응하는 IGBT 소자(GC, GD)의 게이트를 제어하는 제어신호[GC(U), GD(U)]를 출력한다.
V상 제어부(114)는, 설정 기억부(124)가 기억하고 있는 정보에 의거하여, 대응하는 IGBT 소자(GA, GB)의 게이트를 제어하는 제어신호[GA(V), GB(V)]와, 대응하는 IGBT 소자(GC, GD)의 게이트를 제어하는 제어신호[GC(V), GD(V)]를 출력한다.
W상 제어부(116)는, 설정 기억부(126)가 기억하고 있는 정보에 의거하여, 대응하는 IGBT 소자(GA, GB)의 게이트를 제어하는 제어신호[GA(W), GB(W)]와, 대응하는 IGBT 소자(GC, GD)의 게이트를 제어하는 제어신호[GC(W), GD(W)]를 출력한다.
설정 기억부(122, 124, 126)의 기억내용은, 나중에 도 5에서 설명하는 바와 같이 타이밍을 어긋나게 하여 갱신된다.
여기서, 바람직하게는 각 상 제어부에서의 제어 주기(캐리어 주파수)의 갱신 주기는, 미리 정해져 있는 복수의 제어 주기의 최소 공배수이다. 복수의 전압 변 환부의 갯수는 n개이고, 제어장치(30)는, 복수의 전압 변환부에 대하여, 갱신 주기의 n분의 1의 시간차를 만들어 차례로 제어 주기의 갱신을 행한다.
구체적으로는, 전압 변환부(31∼33)이기 때문에, n = 3이고, 복수의 제어 주기가 100 ㎲(캐리어 주파수 fc = 10 kHz)와 200 ㎲(캐리어 주파수 fc = 5 kHz)의 2개일 때, 갱신 주기는 100 ㎲와 200 ㎲의 최소 공배수인 200 ㎲ 이고, 제 1상의 제어 주기의 갱신 시점에서 제 2상의 갱신 시점까지의 시간차는, 200 × 1/3 = 66.6㎲가 된다. 또한, 캐리어 주파수는 미리 정해진 3종류 이상의 주파수이어도 된다.
바람직하게는, 제어장치(30)는, 제어 주기를 결정하는 주제어부 DC-CPU(104)와, 복수의 전압 변환부에 각각 대응하여 설치되는 복수의 부제어부인 U상 제어부(112), V상 제어부(114), W상 제어부(116)를 포함한다. U상 제어부(112), V상 제어부(114), W상 제어부(116)의 각각은, 대응하는 전압 변환부가 따르는 제어 주기에 대한 정보를 기억하는 설정정보 기억부(122, 124, 126)를 포함한다. 주제어부 DC-CPU(104)는, 제어 주기의 갱신을 행하기 위하여 설정정보 기억부(122, 124, 126)의 내용을 재기록한다.
이 내용의 재기록 타이밍은, 각 상에 대하여 동시는 아니고, 상기한 시간차를 만들어 어긋나게 한 타이밍으로 재기록이 행하여진다.
이상 도 2에서 설명한 제어장치(30)는, 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어로 실현하는 것도 가능하다.
도 3은, 제어장치(30)로서 컴퓨터를 사용한 경우의 일반적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여, 제어장치(30)는, CPU(180)와, A/D 변환부(181)와, ROM(182)과, RAM(183)과, 인터페이스부(184)를 포함한다.
A/D 변환부(181)는, 각종 센서의 출력 등의 아날로그 신호(AIN)를 디지털 신호로 변환하여 CPU(180)에 출력한다. 또 CPU(180)는 데이터 버스나 어드레스 버스등의 버스(186)로 ROM(182)과, RAM(183)과, 인터페이스부(184)에 접속되어 데이터 수수(授受)를 행한다.
ROM(182)은, 예를 들면 CPU(180)에서 실행되는 프로그램이나 참조되는 맵 등의 데이터가 저장되어 있다. RAM(183)은, 예를 들면 CPU(180)가 데이터 처리를 행하는 경우의 작업영역이고, 각종 변수를 일시적으로 기억한다.
인터페이스부(184)는, 예를 들면 다른 ECU와의 통신을 행하거나, ROM(182)으로서 전기적으로 재기록 가능한 플래시 메모리 등을 사용한 경우의 재기록 데이터의 입력 등을 행하거나, 메모리 카드나 CD-ROM 등의 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로부터의 데이터 신호(SIG)의 판독을 행하기도 한다.
또한, CPU(180)는, 입출력 포트로부터 데이터 입력신호(DIN)나 데이터 출력신호(DOUT)를 수수한다.
제어장치(30)는, 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니고, 복수의 CPU를 포함하여 실현되는 것이어도 된다.
도 4는, 제어장치(30)에서 실행되는 각 상 제어부에 대한 지령값의 갱신에 관한 제어의 처리를 설명하기 위한 플로우차트이다. 이 플로우차트의 처리는, 소정의 메인 루틴으로부터 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 호출되 어 실행된다.
도 2, 도 4를 참조하여, 제어장치(30)의 일부인 DC-CPU(104)의 동작을 설명한다.
먼저 단계 S1에서, DC-CPU(104)는, 차량 제어부(102)로부터 주어지는 전압 지령값(Vfcr)으로부터 각 상 전압 변환부의 스위칭 소자의 온시간의 제어 주기에 대한 비율을 나타내는 듀티비(DUTY)를 결정한다.
계속해서, DC-CPU(104)는, 사용 파워나 모터상태로부터 캐리어 주파수(또는 제어 주기)를 결정한다.
도 5는, 캐리어 주파수의 변환에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
예를 들면, 전압 변환부를 통과시키는 사용 파워(또는 회생 파워)가 클 때는, 전류를 많이 흘릴 필요가 있다. 이때, 듀티비(DUTY)에 의해 평균 전류값은 변화시킬 수 있다.
도 5의 파형 A에 나타내는 바와 같이, 듀티비가 80% 정도로 큰 경우, 전류 평균값(Iave)은 피크값에 가까워진다. 그러나, 제어 주기가 짧으면(캐리어 주파수가 높으면) 스위칭 소자의 스위칭 회수가 많아져, 손실이 증가한다. 따라서, 파형 B에 나타내는 바와 같이 제어 주기를 길게 하여 스위칭 회수를 줄임으로써, 동일한 평균 전류값(Iave)을 흘리면서 스위칭 손실분을 저감시킬 수 있다.
구체적으로는, 파형 A에서는, 시각 t0∼t2 사이에 2회 스위칭 소자의 온/ 오프가 발생하고 있으나, 파형 B에서는, 동일한 기간 동안에 1회의 온/오프 밖에 발생하고 있지 않다.
또한, 듀티비가 예를 들면 10%로 전류 평균값(Iave)이 작으면, 제어 주기를 길게 하면(캐리어 주파수를 낮게 하면) 리플 전류가 커지기 때문에 바람직하지 않다.
이와 같이 사용 파워에 의거하여 캐리어 주파수(fc)가 결정된다. 또한, 사용 파워는, 예를 들면 차량이 감속하는 경우나 내리막길에서 지나치게 가속하지 않도록 제동하는 경우 등에 모터로 회생 파워가 생김으로써 변동하기 때문에, 모터상태에 따라 캐리어 주파수(fc)가 결정된다.
다시, 도 4를 참조하여, 단계 S2에서 캐리어 주파수(fc)가 결정되면 계속해서 단계 S3에서, 스위칭 소자의 도통 시간(Ton) 및 비도통 시간(Toff)이 결정된다. 구체적으로는, 제어 주기(T)가 캐리어 주파수(fc)의 역수이기 때문에, 이하의 식이 성립한다.
Ton = (1/f c) × DUTY … (1)
Toff = (1/fc) - Ton … (2)
계속해서, 단계 S4에서, DC-CPU(104)는, U상 제어부(112)의 설정 기억부(122)에 대하여 도통 시간(Ton) 및 비도통 시간(Toff)의 정보를 포함하는 지령값 DUTY(U)를 기록하고, 제어 주기의 갱신을 행한다. 이후, U상 제어부(112)는 갱신된 설정 기억부(122)의 내용에 의거하여 게이트 신호[GA(U), GB(U), GC(U), GD(U)]를 출력한다.
그 후 단계 S5에서, 위상차(Tx)만큼 시간 대기가 행하여진다. 위상차(Tx)는, 미리 정해져 있는 복수의 캐리어 주파수의 1/3 주기의 최소 공배수이다. 예를 들면, 캐리어 1이 10 kHz, 캐리어 2가 5 kHz의 2개의 캐리어 주파수가 미리 정해져 있고, 이 2개의 캐리어 주파수가 변환하여 사용되는 경우에 대하여 설명한다. 캐리어 1의 주기(T)는 100㎲, 1/3 × T는 33.3 ㎲ 이다. 캐리어 2의 주기(T)는 200㎲, 1/3 × T는 66.6 ㎲ 이다. 따라서, 1/3 주기의 최소 공배수는, 결국 66.6 ㎲가 되고, 이것이 위상차(Tx)가 된다.
또한, 3상의 전압 변환장치가 n상으로 변형된 경우, 위상차(Tx)는 미리 정해져 있는 복수의 캐리어 주파수의 1/n 주기의 최소 공배수로 하면 된다.
위상차(Tx)에 상당하는 시간이 경과하면, 단계 S6로 처리가 진행되고, DC-CPU(104)는, V상 제어부(114)의 설정 기억부(124)에 대하여 도통 시간(Ton) 및 비도통 시간(Toff)의 정보를 포함하는 지령값 DUTY(V)를 기록하고, 제어 주기의 갱신을 행한다. 이 후, V상 제어부(114)는 갱신된 설정 기억부(124)의 내용에 의거하여 게이트 신호[GA(V), GB(V), GC(V), GD(V)]를 출력한다.
또한, 단계 S7에서, 마찬가지로 위상차(Tx)만큼 시간 대기가 행하여지고, 그 후, 단계 S8로 처리가 진행되며, DC-CPU(104)는, W상 제어부(116)의 설정 기억부(126)에 대하여 도통 시간(Ton) 및 비도통 시간(Toff)의 정보를 포함하는 지령값 [DUTY(W)]을 기록하고, 제어 주기의 갱신을 행한다. 이후, W상 제어부(116)는 갱신된 설정 기억부(126)의 내용에 의거하여 게이트신호[GA(W), GB(W), GC(W), GD(W)]를 출력한다.
그리고, 제어는 단계 S9에서 메인 루틴으로 이행한다.
도 1, 도 4를 참조하여, 본 실시형태의 다른 국면에 대하여 설명하면, 본 발명은, 제 1 노드(N2)와 제 2 노드(N1)의 사이에 병렬적으로 접속되고, 각각이 미리 정해진 복수의 제어 주기 중에서 선택된 제어 주기에 의거하여 전압 변환을 행하는 복수의 전압 변환부(31∼33)를 구비하는 다상 전압 변환장치(10)의 제어방법이다. 제어방법은, 차량상태[예를 들면 액셀러레이터 포지션 센서(48)의 위치나 모터 회생상태]에 의거하여 복수의 제어 주기 중에서 제어 주기를 결정하는 단계 S2와, 복수의 제어 주기에 공통하여 관련되는 소정의 갱신 주기로 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여 제어 주기의 갱신을 행하는 단계 S4∼S8를 구비한다.
바람직하게는, 갱신 주기는, 복수의 제어 주기의 최소 공배수이다. 복수의 전압 변환부의 갯수는 n개이고, 갱신을 행하는 단계는, 복수의 전압 변환부에 대하여, 갱신 주기의 n분의 1의 시간차를 만들어 차례로 제어 주기의 갱신을 행하는 단계 S5∼S8를 포함한다.
이 시간차에 대하여 파형도를 이용하여 구체적으로 설명을 하기로 한다.
도 6은, 도 4에 나타내는 제어가 적용된 경우의 각 상의 리액터 전류를 나타낸 파형도이다.
도 6을 참조하여, U상, V상, W상의 3상 컨버터에 대하여, 「△」의 포트 출력 타이밍으로 나타내는 바와 같이, 캐리어 주파수 및 듀티비를 포함하는 제어정보가, 도 2의 DC-CPU(104)로부터 U상 제어부(112), V상 제어부(114), W상 제어부(116)에 대하여 출력된다.
「△」가 표시되어 있는 시각 t0, t6, t12, t18, t24, t30, t36에서, U상 제어부(112)의 설정 기억부(122)에 유지되어 있던 설정이 재기록된다. 그리고 U상 제어부(112)는 설정 기억부(122)가 유지하고 있는 설정에 의거하여, U상의 스위칭 제어를 실행한다.
U상의 갱신 타이밍으로부터 위상차(Tx)만큼 어긋난 「△」가 표시되어 있는 시각 t2, t8, t14, t20, t26, t32, t38에서, V상 제어부(114)의 설정 기억부(124)에 유지되어 있던 설정이 재기록된다. 그리고 V상 제어부(114)는 설정 기억부(124)가 유지하고 있는 설정에 의거하여, V상의 스위칭 제어를 실행한다.
V상의 갱신 타이밍으로부터 위상차(Tx)만큼 더 어긋난 「△」가 표시되어 있는 시각 t4, t10, t16, t22, t28, t34, t40에서, W상 제어부(116)의 설정 기억부(126)에 유지되어 있던 설정이 재기록된다. 그리고 W상 제어부(116)는 설정 기억부(126)가 유지하고 있는 설정에 의거하여, W상의 스위칭 제어를 실행한다.
U상, V상, W상의 각 전류파형에서, 파형의 하향 피크점에서 상향 피크점까지는 스위칭 소자의 도통 기간(Ton)이고, 파형의 상향 피크점에서 하향 피크점까지는, 스위칭 소자의 비도통 기간(Toff)이다. 그리고, Ton + Toff가 제어 주기이다.
시각 t0∼t18까지는, U상부터 V상에는 Tx의 시간차(위상차)가 만들어지고, V상부터 W상에도 Tx의 시간차(위상차)가 만들어져 있다.
여기서, 시각 t18에서, 듀티비 50%를 유지한 채 제어 주기를 2배로 변경하는 지시가 U상 제어부(112)에 대하여 출력된다. t18은, U상 리액터 전류파형의 하향 피크점의 위치이기 때문에, U상의 전류파형에서는 시각 t18부터 즉시 제어 주기가 2배로 변환되어 있다.
다음에, 시각 t18부터 위상차(Tx)만큼 어긋난 시각 t20에서, 듀티비 50%를 유지한 채 제어 주기를 2배로 변경하는 지시가 V상 제어부(114)에 대하여 출력된다. t20은, V상 리액터 전류파형의 하향 피크점의 위치이기 때문에 제어 주기를 즉시 변환할 수 있다. 그 결과, V상의 전류파형에서는 시각 t20부터 즉시 제어 주기가 2배로 변환되어 있다.
시각 t20부터 위상차(Tx)만큼 더 어긋난 시각 t22에서, 듀티비 50%를 유지한 채 제어 주기를 2배로 변경하는 지시가 W상 제어부(116)에 대하여 출력된다. t22는, W상 리액터 전류파형의 하향 피크의 위치이기 때문에 제어 주기를 즉시 변환할 수 있다. 그 결과, W상의 전류파형에서는 시각 t22부터 즉시 제어 주기가 2배로 변환되어 있다.
즉, 제어장치(30)는, 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여, 갱신 주기의 n 분의 1의 시간차(위상차)를 만들어 차례로 제어 주기의 갱신을 행한다.
구체적인 예를 나타내면, 전압 변환부(31∼33)이기 때문에, n = 3 이다. 또, 복수의 제어 주기가 100 ㎲(캐리어 주파수 fc = 10 kHz)와 200 ㎲(캐리어 주파수 fc = 5 kHz)의 2개라고 하자. 도 6에서는, 전반이 제어 주기 100 ㎲ 이었던 것이 후반에서는 제어 주기 200 ㎲로 변환되어 있다. 갱신 주기, 즉 어느 상에서의「△」와 「△」의 간격은 100 ㎲와 200 ㎲의 최소 공배수인 200 ㎲ 이고, U상의 제어 주기의 갱신 시점부터 V상의 갱신 시점까지의 시간차, 즉 위상차(Tx)는, 200× 1/3 = 66.6 ㎲라 할 수 있다.
이와 같이, 캐리어 주파수(또는 제어 주기)를 각 상 제어부에 대하여 위상차만큼 어긋나게 하여 변환 지시를 보냄으로써, 시각 t22 이후도 U상 전류에 대한 V 상의 위상차(Tx), V상 전류에 대한 W상 전류의 위상차(Tx)가 보존된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 캐리어 주파수의 변환을 행하여도 리플 전류를 최적상태로 억제하여 두는 것이 가능하다.
또한, 변환 지시 송신 시점에 위상차를 만들어 두면, 반드시 변환 지시 시점이 전류파형의 하향 피크위치와 일치하지 않아도 된다. 각 상에 위상차를 만들어 둠으로써, 변환 지시 후 수신 후부터 현실로 변환이 발생하는 점(하향 피크점)까지는, 각 상 모두 동일하게 지연이 생기기 때문에, 결국 리액터 전류파형 상호의 위상차는 유지되고, 도 8에 나타낸 바와 같이 V상보다 W상쪽이 먼저 캐리어의 변환이 발생하는 일도 없다.
캐리어 주파수에 대하여, 갱신 주기와 상 사이의 위상차를 상기와 같이 설정하도록 설계하여 둠으로써, 캐리어 주파수 변환 시에 특별한 수정을 하지 않아도 위상차가 유지된다.
또, 이상의 실시형태에서 개시된 제어방법은, 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어로 실행 가능하다. 이 제어방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 컴퓨터 판독 가능하게 기록한 기록매체(ROM, CD-ROM, 메모리 카드 등)로부터 차량의 제어장치 중의 컴퓨터에 판독시키거나, 또 통신회선을 통하여 제공하여도 된다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니고 청구범위에 의해 나타내며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (9)

  1. 제 1 노드(N2)와 제 2 노드(N1)의 사이에 병렬적으로 접속되고, 각각이 미리 정해진 복수의 제어 주기 중에서 선택된 제어 주기에 의거하여 전압 변환을 행하는 복수의 전압 변환부(31∼33)와,
    상기 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여 상기 제어 주기를 지시하는 제어장치(30)를 구비하고,
    상기 제어장치(30)는, 상기 복수의 제어 주기의 최소 공배수인 갱신 주기로 상기 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여 상기 제어 주기의 갱신을 행하는 다상 전압 변환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 전압 변환부(31∼33)의 갯수는, n개이고,
    상기 제어장치(30)는, 상기 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여, 상기 갱신 주기의 n분의 1의 시간차를 만들어 차례로 상기 제어 주기의 갱신을 행하는 다상 전압 변환장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어장치(30)는,
    제어 주기를 결정하는 주제어부(104)와,
    상기 복수의 전압 변환부(31∼33)에 각각 대응하여 설치되는 복수의 부제어부(112, 114, 116)를 포함하고,
    상기 복수의 부제어부(112, 114, 116)의 각각은, 대응하는 전압 변환부가 따르는 제어 주기에 대한 정보를 기억하는 설정정보 기억부(122, 124, 126)를 포함하고,
    상기 주제어부(104)는, 상기 제어 주기의 갱신을 행하기 위하여 상기 설정정보 기억부(122, 124, 126)의 내용을 재기록하는 다상 전압 변환장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 전압 변환부(31∼33)의 각각은,
    리액터(L1)와,
    상기 리액터(L1)의 한쪽 끝(N4)과 제 1 전원 노드의 사이에 설치되고, 제 1 활성화 신호에 따라 도통하는 제 1 스위칭 소자(GA)를 포함하는 제 1 전류 제어부와,
    상기 제 1 전원 노드와는 전위가 다른 제 2 전원 노드와 상기 리액터(L1)의상기 한쪽 끝(N4)과의 사이에 설치되고, 제 2 활성화 신호에 따라 도통하는 제 2 스위칭 소자(GB)를 포함하는 제 2 전류 제어부를 포함하며,
    상기 제 1 전원 노드는 상기 제 1 노드(N2)이고,
    상기 제어장치(30)는, 상기 제 1, 제 2 활성화 신호의 활성화 기간을 정하기 위하여, 상기 제어 주기에서의 듀티비를, 각 상기 전압 변환부(31∼33)에 지시하는 다상 전압 변환장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 전류 제어부는,
    상기 제 1 스위칭 소자(GA)와 병렬로 상기 리액터(L1)의 상기 한쪽 끝(N4) 과 상기 제 1 전원 노드의 사이에 설치되는 제 1 정류소자(DA)를 더 포함하고,
    상기 제 2 전류 제어부는,
    상기 제 2 스위칭 소자(GB)와 병렬로 상기 리액터(L1)의 상기 한쪽 끝(N4)과 상기 제 2 전원 노드의 사이에 설치되는 제 2 정류소자(DB)를 더 포함하는 다상 전압 변환장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 복수의 전압 변환부(31∼33)의 각각은,
    상기 리액터(L1)의 다른쪽 끝(N5)과 제 3 전원 노드의 사이에 설치되는 제 3 전류 제어부(GC, DC)와,
    상기 제 2 전원 노드와 상기 리액터(L1)의 상기 다른쪽 끝(N5)과의 사이에 설치되는 제 4 전류 제어부(GD, DD)를 더 포함하고,
    상기 다상 전압 변환장치는, 상기 제 1 전원 노드(N2)와 상기 제 3 전원 노드(N1)의 사이에서 전압 변환을 행하고,
    상기 제 3 전원 노드는 상기 제 2 노드(N1)인 다상 전압 변환장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 다상 전압 변환장치(10)를 포함하는 차량.
  8. 제 1 노드(N2)와 제 2 노드(N1)의 사이에 병렬적으로 접속되고, 각각이 미리 정해진 복수의 제어 주기 중에서 선택된 제어 주기에 의거하여 전압 변환을 행하는 복수의 전압 변환부(31∼33)를 구비하는 다상 전압 변환장치(10)의 제어방법에 있어서,
    차량상태에 의거하여 상기 복수의 제어 주기 중에서 상기 제어 주기를 결정하는 단계(S2)와,
    상기 복수의 제어 주기의 최소 공배수인 갱신 주기로 상기 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여 상기 제어 주기의 갱신을 행하는 단계(S4∼S8)를 구비하는 다상 전압 변환장치의 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 복수의 전압 변환부(31∼33)의 갯수는 n개이고,
    상기 제어 주기의 갱신을 행하는 단계는, 상기 복수의 전압 변환부(31∼33)에 대하여, 상기 갱신 주기의 n분의 1의 시간차를 만들어 차례로 상기 제어 주기를갱신하는 단계(S5∼S8)를 포함하는 다상 전압 변환장치의 제어방법.
KR1020097017458A 2007-01-24 2008-01-18 다상 전압 변환장치, 차량 및 다상 전압 변환장치의 제어방법 KR101038754B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-013901 2007-01-24
JP2007013901A JP4687656B2 (ja) 2007-01-24 2007-01-24 多相電圧変換装置、車両および多相電圧変換装置の制御方法
PCT/JP2008/051028 WO2008090968A1 (ja) 2007-01-24 2008-01-18 多相電圧変換装置、車両および多相電圧変換装置の制御方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090104113A KR20090104113A (ko) 2009-10-05
KR101038754B1 true KR101038754B1 (ko) 2011-06-03

Family

ID=39644542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097017458A KR101038754B1 (ko) 2007-01-24 2008-01-18 다상 전압 변환장치, 차량 및 다상 전압 변환장치의 제어방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8050065B2 (ko)
JP (1) JP4687656B2 (ko)
KR (1) KR101038754B1 (ko)
CN (1) CN101589540B (ko)
DE (1) DE112008000189T5 (ko)
WO (1) WO2008090968A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4530066B2 (ja) * 2008-03-12 2010-08-25 株式会社デンソー 電力変換回路の制御装置、及び電力変換システム
JP4557050B2 (ja) * 2008-06-13 2010-10-06 トヨタ自動車株式会社 信号制御装置
CN102449831B (zh) * 2009-06-03 2015-05-13 丰田自动车株式会社 燃料电池系统
US9203314B2 (en) 2009-07-09 2015-12-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Converter controlling apparatus and multiphase converter
JP5426961B2 (ja) * 2009-08-05 2014-02-26 本田技研工業株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
EP2521253A4 (en) * 2009-12-28 2014-01-01 Toyota Motor Co Ltd POWER SUPPLY DEVICE
JP2011166946A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Panasonic Corp Ｄｃ／ｄｃコンバータ
FR2972599B1 (fr) * 2011-03-08 2014-02-14 Inst Polytechnique Grenoble Systeme electrique comportant une pompe electromagnetique servant au refroidissement d'un circuit electrique du systeme
KR101387717B1 (ko) * 2012-02-06 2014-04-24 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 배터리 충전 장치 및 이를 포함한 전기 자동차
FR3002384B1 (fr) * 2013-02-21 2016-08-19 Valeo Systemes De Controle Moteur Architecture electrique pour la conversion d'une tension continue en une tension alternative, et reciproquement
JP6241074B2 (ja) * 2013-05-29 2017-12-06 日産自動車株式会社 燃料電池の電力調整システム
CN105048808B (zh) 2015-08-25 2018-06-26 华为技术有限公司 电压转换电路、方法和多相并联电源系统
JP6436072B2 (ja) * 2015-12-09 2018-12-12 トヨタ自動車株式会社 電圧変換システム
WO2018061650A1 (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 株式会社日立製作所 電力変換装置およびその状態記録方法
JP6749231B2 (ja) 2016-12-27 2020-09-02 株式会社京三製作所 電源装置、及び電源装置の制御方法
WO2023223771A1 (ja) * 2022-05-16 2023-11-23 株式会社Soken 電力変換装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354798A (ja) 2001-05-18 2002-12-06 Sharp Corp スイッチング電源装置
JP2006217759A (ja) 2005-02-04 2006-08-17 Toyota Motor Corp 電圧変換装置および車両

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4159513A (en) * 1977-09-30 1979-06-26 Westinghouse Electric Corp. Static controlled AC motor drive having plug reversal capability
JP2734707B2 (ja) * 1989-12-30 1998-04-02 ソニー株式会社 回転ドラム装置
US5594324A (en) * 1995-03-31 1997-01-14 Space Systems/Loral, Inc. Stabilized power converter having quantized duty cycle
JPH09215322A (ja) 1995-11-30 1997-08-15 Fuji Electric Co Ltd 多相多重チョッパ装置の制御回路
JP3613907B2 (ja) 1996-10-18 2005-01-26 株式会社デンソー スイッチング電源装置
JPH11289755A (ja) 1998-03-31 1999-10-19 Fuji Electric Co Ltd 多重チョッパ装置の保護回路
DE10060429A1 (de) * 1999-12-16 2001-07-12 Caterpillar Inc Verfahren und Vorrichtung zur Leistungsübertragung
US7373527B2 (en) * 2002-12-23 2008-05-13 Power-One, Inc. System and method for interleaving point-of-load regulators
JP4110470B2 (ja) 2003-05-28 2008-07-02 株式会社デンソー 多相多重制御方式
US7265522B2 (en) * 2003-09-04 2007-09-04 Marvell World Trade Ltd. Dynamic multiphase operation
US7277518B2 (en) * 2003-11-20 2007-10-02 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Low-jitter charge-pump phase-locked loop
KR100707169B1 (ko) * 2003-12-12 2007-04-13 삼성전자주식회사 메모리 소자 및 그 제조 방법
WO2006104268A1 (ja) * 2005-03-31 2006-10-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 電圧変換装置および車両
JP2007006669A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Mitsumi Electric Co Ltd 電流共振型マルチフェーズｄｃ／ｄｃコンバータおよびその制御方法
JP4584055B2 (ja) * 2005-07-05 2010-11-17 パナソニック株式会社 通信装置及び通信方法
JP4967584B2 (ja) * 2006-10-12 2012-07-04 トヨタ自動車株式会社 コンバータ制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002354798A (ja) 2001-05-18 2002-12-06 Sharp Corp スイッチング電源装置
JP2006217759A (ja) 2005-02-04 2006-08-17 Toyota Motor Corp 電圧変換装置および車両

Also Published As

Publication number Publication date
US8050065B2 (en) 2011-11-01
WO2008090968A1 (ja) 2008-07-31
US20100002477A1 (en) 2010-01-07
JP4687656B2 (ja) 2011-05-25
KR20090104113A (ko) 2009-10-05
CN101589540A (zh) 2009-11-25
DE112008000189T5 (de) 2009-12-24
CN101589540B (zh) 2012-02-01
JP2008182815A (ja) 2008-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101038754B1 (ko) 다상 전압 변환장치, 차량 및 다상 전압 변환장치의 제어방법
CN110386006B (zh) 用于车辆的充电系统及方法
JP6555186B2 (ja) 交流電動機の制御装置
EP1649588B1 (en) Voltage conversion device and computer-readable recording medium having program recorded thereon for computer to control voltage conversion by voltage conversion device
JP2006311776A (ja) 多相電圧変換装置および車両
US9806653B2 (en) Control apparatus for motor control system
EP3051678A1 (en) Boost converter control apparatus
US20160315479A1 (en) Electric power conversion system
JP2015112949A (ja) ハイブリッド車両のモータ制御装置
EP2765693A1 (en) Voltage conversion device control device and method
JP6107783B2 (ja) 電力変換システム
US9112442B2 (en) Voltage conversion control device for motor
JP4846494B2 (ja) インバータ装置及びインバータ装置の制御方法
JP2004242375A (ja) 電圧変換装置および電圧変換装置の故障判定をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
CN110063009B (zh) 电力变换装置以及使用该装置的电动机驱动装置
JP2008312341A (ja) インバータ装置
JP4844051B2 (ja) 電力変換装置
JP2013207915A (ja) 電圧変換装置の制御装置
JP4536110B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ、ｄｃ／ｄｃコンバータ装置、車両、燃料電池システム及びｄｃ／ｄｃコンバータの駆動方法
EP3113347B1 (en) Power supply apparatus
JP4829915B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置、燃料電池車両及びｄｃ／ｄｃコンバータ装置の制御方法
KR20150119430A (ko) 다축 구동 장치
US20220278621A1 (en) Power conversion apparatus
US10425004B2 (en) Power converter and control method of power converter
EP2080662A1 (en) Fuel cell vehicle and DC/DC converter apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140502

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150430

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160427

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170504

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180503

Year of fee payment: 8