JP2017153184A - Power conversion device and power conversion method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置及び電力変換方法に関する。 The present invention relates to a power conversion device and a power conversion method.
近年、減速する際に回生エネルギーをストレージに蓄電する、回生エネルギー蓄電システムを搭載した車両が普及している。例えば、このような回生エネルギー蓄電システムは、オルタネータ、バッテリ、電力変換装置、ストレージ、スタータなどを備えている。そして、この回生エネルギー蓄電システムで用いられる電力変換装置は、バッテリとストレージとの間に接続される、電力変換回路(フルブリッジ回路:Hブリッジ回路)を備える双方向昇降圧型のDC−DCコンバータなどである。 In recent years, vehicles equipped with a regenerative energy storage system that stores regenerative energy in a storage when decelerating have become widespread. For example, such a regenerative energy storage system includes an alternator, a battery, a power conversion device, a storage, a starter, and the like. A power conversion device used in this regenerative energy storage system includes a bidirectional buck-boost type DC-DC converter including a power conversion circuit (full bridge circuit: H bridge circuit) connected between a battery and a storage. It is.
関連する技術として特許文献1がある。
There exists
しかしながら、上記電力変換装置を用いて、バッテリ側から該電力変換装置を介してストレージへ充電をする場合には、電力変換装置からストレージへ流れる電流を精度よく検出し、検出したその電流に基づいて電流制御をすることが求められる。そこで従来は電流を精度よく検出するため、電流センサを用いた電流検出方法が採用されている。 However, when charging the storage from the battery side via the power conversion device using the power conversion device, the current flowing from the power conversion device to the storage is accurately detected, and based on the detected current It is required to control the current. Therefore, conventionally, a current detection method using a current sensor has been employed in order to detect current with high accuracy.
電流センサを用いた電流検出方法(A)では、ホール素子を用いた電流センサを、電力変換装置とストレージとを接続する配線に設け、電流検出をする。しかし電流センサを用いた電流検出方法(A)では、電流を精度よく検出することが可能であるが、ホール素子を用いた電流センサは高価であるという問題がある。そこで、電流センサを用いた電流検出方法(A)より安価な電流検出方法として、シャント抵抗を用いた電流検出方法(B)が提案されている。 In the current detection method (A) using a current sensor, a current sensor using a Hall element is provided on a wiring connecting the power conversion device and the storage to detect the current. However, the current detection method (A) using the current sensor can detect the current with high accuracy, but there is a problem that the current sensor using the Hall element is expensive. Therefore, a current detection method (B) using a shunt resistor has been proposed as a current detection method that is cheaper than the current detection method (A) using a current sensor.
電流検出方法(B)では、シャント抵抗を、電力変換装置とストレージとの間に接続し、該シャント抵抗の両端の電圧をオペアンプなどの増幅回路を用いて増幅し、その増幅した電圧に基づいて電流を検出する。このように、電流検出方法(B)では、シャント抵抗やオペアンプなどの安価な部品を用いるため、電流センサを用いた電流検出方法(A)と比べて安価に電流検出ができる。しかし、電流検出方法(B)を用いた場合、シャント抵抗が電力変換装置とストレージとの間に接続されているため電圧変動が大きく、また増幅回路の特性に依存するという問題がある。そこで、シャント抵抗を用いた他の電流検出方法(C)が提案されている。 In the current detection method (B), a shunt resistor is connected between the power conversion device and the storage, the voltage at both ends of the shunt resistor is amplified using an amplifier circuit such as an operational amplifier, and based on the amplified voltage. Detect current. Thus, in the current detection method (B), since inexpensive parts such as a shunt resistor and an operational amplifier are used, current detection can be performed at a lower cost than the current detection method (A) using the current sensor. However, when the current detection method (B) is used, there is a problem that the voltage variation is large because the shunt resistor is connected between the power conversion device and the storage, and it depends on the characteristics of the amplifier circuit. Therefore, another current detection method (C) using a shunt resistor has been proposed.
電流検出方法(C)によれば、シャント抵抗を、電力変換装置に設けられる電力変換回路の下アームのスイッチ素子のグランド側端子とグランドとの間に接続し、該シャント抵抗の両端の電圧をオペアンプなどの増幅回路を用いて増幅し、その増幅した電圧を用いて電力変換装置からストレージへ流れる電流を推定している。そうすると電流検出方法(C)では、シャント抵抗の片方の端子がグランドに接続されているため、電流検出方法(B)のようにシャント抵抗の両端の端子が電力変換装置とストレージに接続されている場合より、電圧変動を小さくできるので、電流検出精度は電流検出方法(B)より向上させることができる。 According to the current detection method (C), the shunt resistor is connected between the ground side terminal of the switch element of the lower arm of the power conversion circuit provided in the power converter and the ground, and the voltage across the shunt resistor is Amplification is performed using an amplifier circuit such as an operational amplifier, and the current flowing from the power converter to the storage is estimated using the amplified voltage. Then, in the current detection method (C), since one terminal of the shunt resistor is connected to the ground, the terminals at both ends of the shunt resistor are connected to the power converter and the storage as in the current detection method (B). Since the voltage fluctuation can be made smaller than the case, the current detection accuracy can be improved as compared with the current detection method (B).
しかし、電流検出方法(C)ではスイッチ素子の切り替えタイミングによって、シャント抵抗に電流が流れない時間が発生するため、電流検出方法(B)のようにスイッチ素子の切り替えタイミングに係らず、電力変換装置からストレージへ流れる電流を検出することができない。そのため、電流検出方法(C)では、シャント抵抗に電流が流れない時間は、過去の計測に基づいて、電力変換装置からストレージへ流れる電流を推定しなければならない。 However, in the current detection method (C), a time during which no current flows through the shunt resistor is generated depending on the switching timing of the switch element. Therefore, the power conversion device does not depend on the switching timing of the switch element as in the current detection method (B). The current that flows from the storage to the storage cannot be detected. Therefore, in the current detection method (C), the time during which no current flows through the shunt resistor must estimate the current flowing from the power converter to the storage based on past measurements.
更に、シャント抵抗を用いる電流検出方法(C)では、バッテリの電圧VBとストレージの電圧VCとの差分が所定値より小さい場合(VB≒VCの場合)、シャント抵抗に電流が流れる時間が短くなるため、その時間が増幅回路の応答時間より短い場合には、精度よく電流を検出することができない。 Furthermore, in the current detection method (C) using the shunt resistor, when the difference between the battery voltage VB and the storage voltage VC is smaller than a predetermined value (when VB≈VC), the time during which the current flows through the shunt resistor is shortened. Therefore, when the time is shorter than the response time of the amplifier circuit, the current cannot be detected accurately.
本発明の一側面に係る目的は、電力変換装置からストレージへ流れる電流を安価で精度よく検出できる電力変換装置及び電力変換方法を提供することである。 An object according to one aspect of the present invention is to provide a power conversion device and a power conversion method capable of accurately detecting a current flowing from a power conversion device to a storage at low cost.
本発明に係る一つの形態である電力変換装置は、電力変換回路、第一の計測回路、第二の計測回路、制御回路を有する。
電力変換回路は、第一のスイッチ素子の第一の端子が第一の電源に接続され、第一のスイッチ素子の第二の端子と第二のスイッチ素子の第一の端子とコイルの一方の端子とが接続され、第三のスイッチ素子の第一の端子が第二の抵抗の一方の端子に接続され、第三のスイッチ素子の第二の端子と第四のスイッチ素子の第一の端子とコイルの他方の端子とが接続され、第二のスイッチング素子の第二の端子と第四のスイッチング素子の第二の端子とが第一の抵抗素子の一方の端子に接続される。
The power converter which is one form which concerns on this invention has a power converter circuit, a 1st measuring circuit, a 2nd measuring circuit, and a control circuit.
In the power conversion circuit, the first terminal of the first switch element is connected to the first power source, the second terminal of the first switch element, the first terminal of the second switch element, and one of the coils. The first terminal of the third switch element is connected to one terminal of the second resistor, the second terminal of the third switch element and the first terminal of the fourth switch element And the other terminal of the coil are connected, and the second terminal of the second switching element and the second terminal of the fourth switching element are connected to one terminal of the first resistance element.
第一の計測回路は、一方の端子が第二のスイッチ素子の第二の端子と第四のスイッチ素子の第二の端子とに接続され、他方の端子がグランドに接続される第一の抵抗素子と、第一の抵抗素子の両端の電圧を増幅する第一の増幅回路と、を有する。 The first measuring circuit has a first resistor in which one terminal is connected to the second terminal of the second switch element and the second terminal of the fourth switch element, and the other terminal is connected to the ground. An element and a first amplifier circuit that amplifies the voltage across the first resistance element.
第二の計測回路は、一方の端子が第三のスイッチ素子の第一の端子に接続され、他方の端子が第二の電源に接続される第二の抵抗素子と、第二の抵抗素子の両端の電圧を増幅する第二の増幅回路と、を有する。 The second measurement circuit includes a second resistance element in which one terminal is connected to the first terminal of the third switch element, and the other terminal is connected to the second power source. A second amplifier circuit that amplifies the voltage at both ends.
制御回路は、第一の電源の電圧と第二の電源の電圧との差分が所定値より大きい場合、第一の計測回路の計測結果に基づいて求められる第一の電流を用いて、第二の抵抗素子に流れる推定電流を求めるとともに、第二の計測回路の計測結果に基づいて求められる第二の電流と推定電流とを用いて補正係数を求め、第一の電源の電圧と第二の電源の電圧との差分が所定値未満である場合、補正係数を用いて第二の電流を補正する。 When the difference between the voltage of the first power supply and the voltage of the second power supply is greater than a predetermined value, the control circuit uses the first current obtained based on the measurement result of the first measurement circuit to And calculating a correction coefficient using the second current and the estimated current obtained based on the measurement result of the second measurement circuit, and calculating the voltage of the first power source and the second current. When the difference from the power supply voltage is less than a predetermined value, the second current is corrected using the correction coefficient.
電力変換装置からストレージへ流れる電流を安価で精度よく検出できる。 The current flowing from the power converter to the storage can be detected with low cost and accuracy.
以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図1は、電力変換装置1(双方向昇降圧型)を備える回生エネルギー蓄電システムの一実施例を示す図である。この回生エネルギー蓄電システムは、電力変換装置1、補機2、オルタネータ3、バッテリ4(第一の電源)、ストレージ5(第二の電源)、スタータ6、スイッチSWを備えている。図1に示す回生エネルギー蓄電システムは、例えば、車両などに搭載され、車両が減速する際、オルタネータ3から電力変換装置1を介してストレージ5へ電力供給をする。すなわちストレージ5への充電をする。また、車両が走行しているときは、オルタネータ3からストレージ5への電力供給を停止又は減少させ、ストレージ5から電力変換装置1を介して補機2へ電力供給をする。すなわちストレージ5から放電をする。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a regenerative energy storage system including a power conversion device 1 (bidirectional step-up / step-down type). The regenerative energy storage system includes a
電力変換装置1は、例えば、フルブリッジ回路を備える双方向昇降圧型のDC−DCコンバータなどである。
補機2は、例えば、車両に搭載されている機器などである。
The
The
オルタネータ3は、不図示のエンジンにより駆動されて行われる発電と、車両が減速する際に行われる発電(回生エネルギーを出力する発電)とを行う。
バッテリ4は、例えば、鉛バッテリなどを備える蓄電装置である。
The
The
ストレージ5は、例えば、リチウムイオン電池や、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタなどを備える蓄電装置である。
スタータ6は、バッテリ4を電源としたエンジンを始動させるモータを備える。
The
The
スイッチSWは、イグニッションスイッチによりエンジンを始動させる初期始動時に接続され、エンジンの再始動時に遮断される。また、図1の例では、エンジンの初期始動時にバッテリ4からスイッチSWを介してスタータ6に電力が供給される。
The switch SW is connected at the time of initial start for starting the engine by the ignition switch, and is cut off when the engine is restarted. In the example of FIG. 1, power is supplied from the
電力変換装置1の構成について説明する。
図2は、電力変換装置1の構成の一実施例を示す図である。なお、図1に示す電力変換装置1は、バッテリ4とストレージ5とが接続されている。
The configuration of the
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
電力変換装置1は、電力変換回路201、制御回路202、シャント抵抗R1(第一の抵抗素子)と増幅回路203とを有する計測回路204(第一の計測回路)、シャント抵抗R2(第二の抵抗素子)、増幅回路205を有する計測回路206(第二の計測回路)とを有する。
The
図2に示す電力変換回路201の構成は、スイッチ素子S1(第一のスイッチ素子)のドレイン(第一の端子)とバッテリ4の正極端子に接続される入出力端子207とが接続され、スイッチ素子S1のソース(第二の端子)とスイッチ素子S2(第二のスイッチ素子)のドレイン(第一の端子)とコイルLの一方の端子とが接続され、スイッチ素子S3(第三のスイッチ素子)のドレイン(第一の端子)と入出力端子208とが接続され、スイッチ素子S3のソース(第二の端子)とスイッチ素子S4(第四のスイッチ素子)のドレイン(第一の端子)とコイルLの他方の端子とが接続される。なお、スイッチ素子S1、S2、S3、S4は、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などである。
The configuration of the
計測回路204、206は、電力変換装置1からストレージ5に流れる電流を計測するために設けられている。
シャント抵抗R1は、一方の端子がスイッチ素子S2のソース(第二の端子)とスイッチ素子S4のソース(第二の端子)とに接続され、他方の端子がグランドに接続される。
The
The shunt resistor R1 has one terminal connected to the source (second terminal) of the switch element S2 and the source (second terminal) of the switch element S4, and the other terminal connected to the ground.
増幅回路203は、シャント抵抗R1の両端の電圧を増幅する。例えば、オペアンプなどを用いて構成される回路である。
シャント抵抗R2は、一方の端子がスイッチ素子S3のドレイン(第一の端子)に接続され、他方の端子がストレージ5の正極端子に接続される。
The
The shunt resistor R <b> 2 has one terminal connected to the drain (first terminal) of the switch element S <b> 3 and the other terminal connected to the positive terminal of the
増幅回路205は、シャント抵抗R2の両端の電圧を増幅する。例えば、オペアンプなどを用いて構成される
制御回路202は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、マルチコアCPU、プログラマブルなデバイス(FPGA(Field Programmable Gate Array)やPLD(Programmable Logic Device)など)などを用いて構成される回路である。制御回路202の端子は、スイッチ素子S1、S2、S3、S4のゲート(制御端子)と配線により接続されている。また、制御回路202の他の端子は増幅回路203、205の出力端子と配線により接続されている。
The
また、制御回路202は昇降圧制御(電流制御)を行う。バッテリ4の電圧VBがストレージ5の電圧VCより大きい(電圧VB>電圧VC)場合に、電圧VBを降圧させるとき、バッテリ4側からストレージ5の向きに電流を流す電流制御を、制御回路202が電力変換回路201に実行させる。また、バッテリ4の電圧VBがストレージ5の電圧VCより小さい(電圧VB<電圧VC)場合に、電圧VBを昇圧させるとき、バッテリ4側からストレージ5の向きに電流を流す電流制御を、制御回路202が電力変換回路201に実行させる。
The
また、バッテリ4の電圧VBがストレージ5の電圧VCより大きい(電圧VB>電圧VC)場合に、電圧VCを昇圧させるとき、ストレージ5側からバッテリ4の向きに電流を流す電流制御を、制御回路202が電力変換回路201に実行させる。また、バッテリ4の電圧VBがストレージ5の電圧VCより小さい(電圧VB<電圧VC)場合に、電圧VCを降圧させるとき、ストレージ5側からバッテリ4の向きに電流を流す電流制御を、制御回路202が電力変換回路201に実行させる。
In addition, when the voltage VB of the
更に、制御回路202は、バッテリ4の電圧VBとストレージ5の電圧VCとの差分が所定値以上である場合、計測回路204の計測結果に基づいて求められる電流I1(第一の電流)を用いて、シャント抵抗R2に流れていると推定される推定電流I2´を求める。ここで、バッテリ4の電圧VBとストレージ5の電圧VCとの差分の表し方として、例えば、差分の絶対値Vs(=|電圧VB−VC|)を用いることが考えられる。絶対値Vsを差分として用いた場合、電圧VB>電圧VC又は電圧VB<電圧VCで、かつ差分の絶対値Vsが所定値VT以上である場合、制御回路202は、計測回路204が計測したシャント抵抗R1の両端の電圧を増幅した増幅電圧V1を取得し、取得した増幅電圧V1に基づいて電流I1を求め、求めた電流I1に応じてシャント抵抗R2に流れていると推定される推定電流I2´を求める。つまり電流I1を推定電流I2´に変換する。
Further, when the difference between the voltage VB of the
ここで、電流I1の推定電流I2´への変換は、例えば、制御回路202で求めた電流I1を用いて、推定電流情報を参照し、該電流I1に応じた推定電流I2´を推定電流情報から選択することが考えられる。推定電流情報は、シャント抵抗R1に流れると想定される電流I1に対応する複数の参照電流I1n(n=1〜m:mは正の整数)と、複数の参照電流I1nを用いて実験又はシミュレーションにより求められた推定電流I2´に対応する複数の参照推定電流I2´n(n=1〜m:mは正の整数)とが関連付けられ、制御回路202の記憶部に記憶されている情報である。また、推定電流情報は、実験又はシミュレーションにより求めた計算式としてもよく、電流I1を変数として、電流I1に応じて推定電流I2´を求めてもよい。更に、推定電流情報は、計測回路204や計測回路206の温度特性などにより変化する推定電流I2´の変化分を補正するための情報を記憶部に記憶し、推定電流I2´を補正してもよい。
Here, the conversion of the current I1 into the estimated current I2 ′ is performed by, for example, referring to the estimated current information using the current I1 obtained by the
また、差分の絶対値Vsが所定値VT以上である場合には、電流I1に応じて求めた推定電流I2´を用いた電流制御を、制御回路202は電力変換回路201に実行させる。
更に、制御回路202は、差分の絶対値Vsが所定値VT以上である場合に、計測回路206の計測結果に基づいて求められるシャント抵抗R2に流れる電流I2(第二の電流)と推定電流I2´とを用いて、差分の絶対値Vsが所定値VT未満である場合(電圧VB≒電圧VCである場合)に対する電流I2を補正するための補正係数αを求める。その理由は、差分の絶対値Vsが所定値VT未満である場合、シャント抵抗R1に電流が流れるタイミングであっても、シャント抵抗R1に電流が流れる時間が短くなるため、その時間が計測回路204の応答時間より短い場合には、電流I1の検出が困難で推定電流I2´を求めることができないため、元々精度のよくない電流I2を補正して推定電流I2´を求めなければならないためである。
If the absolute value Vs of the difference is equal to or greater than the predetermined value VT, the
Furthermore, when the absolute value Vs of the difference is equal to or greater than the predetermined value VT, the
そこで、差分の絶対値Vsが所定値VT以上である場合、すなわち電流検出精度のよい状態において、精度のよい電流I1から推定電流I2´を求め、電流検出精度のよくない電流I2を補正して精度よくするための補正係数αを求めておく。 Therefore, when the absolute value Vs of the difference is equal to or larger than the predetermined value VT, that is, in a state where the current detection accuracy is high, the estimated current I2 ′ is obtained from the accurate current I1, and the current I2 having low current detection accuracy is corrected. A correction coefficient α for improving accuracy is obtained in advance.
ここで、補正係数αを求める方法は、例えば、制御回路202で求めた電流I2と推定電流I2´との差分ΔI(=電流I2−推定電流I2´)を用いて、補正係数情報を参照し、該差分ΔIに応じた補正係数αを補正係数情報から選択することが考えられる。補正係数情報は、想定される差分ΔIに対応する複数の参照差分ΔIn(n=1〜m:mは正の整数)と、複数の参照差分ΔInを用いて実験又はシミュレーションにより求められた補正係数αに対応する複数の参照補正係数αn(n=1〜m:mは正の整数)とが関連付けられ、制御回路202の記憶部に記憶されている情報である。また、補正係数情報は、実験又はシミュレーションにより求めた計算式としてもよく、差分ΔInを変数として、差分ΔInに応じて補正係数αを求めてもよい。あるいは、電流I2と推定電流I2´を変数として、差分ΔInに応じて補正係数αを求めてもよい。更に、補正係数情報には、計測回路204や計測回路206の温度特性などにより変化する補正係数αの変化分を補正するための情報を記憶し、補正係数αを補正してもよい。
Here, the method for obtaining the correction coefficient α refers to the correction coefficient information using, for example, the difference ΔI (= current I2−estimated current I2 ′) between the current I2 obtained by the
また、制御回路202は、差分の絶対値Vsが所定値VT未満である場合(電圧VB≒電圧VCである場合)、制御回路202は、上記補正係数αを用いて電流I2を補正した推定電流I2´に変換する。すなわち、電流検出精度のよい状態において求めた補正係数αを用いて、スイッチ素子の切り替えタイミングに係らず取得可能であるが、電流検出精度のよくない状態において求めた電流I2を補正して推定電流I2´(補正後の電流I2)とする。
In addition, when the absolute value Vs of the difference is less than the predetermined value VT (when voltage VB≈voltage VC), the
これにより、差分の絶対値Vsが所定値VT未満である場合に、電流I1がシャント抵抗R1に流れる時間が短くとも、電力変換装置1からストレージ5へ流れる電流I2を精度よく検出することができる。また、電流センサを用いた場合より安価に、電流I2を検出することができる。
Thereby, when the absolute value Vs of the difference is less than the predetermined value VT, the current I2 flowing from the
また、差分の絶対値Vsが所定値VT未満である場合には、電流I2を補正係数αにより補正した推定電流I2´(補正後の電流I2)を用いた電流制御を、制御回路202は電力変換回路201に実行させる。
When the absolute value Vs of the difference is less than the predetermined value VT, the
電力変換装置1の動作について説明をする。
図3は、電力変換装置の動作の一実施例を示すフロー図である。ステップS1では、制御回路202が、バッテリ4の電圧VBとストレージ5の電圧VCを取得する。
Operation | movement of the
FIG. 3 is a flowchart showing an embodiment of the operation of the power conversion device. In step S <b> 1, the
ステップS2では、制御回路202が、電圧VBと電圧VCとを比較する。すなわち、電圧VBと電圧VCとの差分の絶対値Vsが所定値VT以上であるか、あるいは、差分の絶対値Vsが所定値VT未満であるかを、制御回路202が判定する。差分の絶対値Vsが所定値VT以上である場合、すなわち電圧VB>電圧VC又は電圧VB<電圧VCで、かつ差分の絶対値Vsが所定値VT以上である場合、ステップS3に移行する。差分の絶対値Vsが所定値VT未満である場合、すなわち電圧VB≒電圧VCである場合、ステップS7に移行する。
In step S2, the
ステップS3(差分の絶対値Vsが所定値VT以上の場合)では、制御回路202が、抵抗R1、R2それぞれに流れる電流I1、I2を求める。制御回路202は、計測回路204が計測したシャント抵抗R1の両端の電圧を増幅した増幅電圧V1を取得し、取得した増幅電圧V1に基づいて電流I1を求める。また、制御回路202は、計測回路206が計測したシャント抵抗R2の両端の電圧を増幅した増幅電圧V2を取得し、取得した増幅電圧V2に基づいて電流I2を求める。
In step S3 (when the difference absolute value Vs is equal to or greater than the predetermined value VT), the
ステップS4では、制御回路202が、電流I1を抵抗R2に流れる電流I2´に変換する。制御回路202は、計測回路204が計測したシャント抵抗R1の両端の電圧を増幅した増幅電圧V1を取得し、取得した増幅電圧V1に基づいて電流I1を求め、求めた電流I1に応じてシャント抵抗R2に流れているであろう推定電流I2´を推定する。電流I1から推定電流I2´への変換は、例えば、前述した推定電流情報を用いて、該電流I1に応じた推定電流I2´を求めることが考えられる。
In step S4, the
ステップS5では、制御回路202が、電流I2と電流I2´を用いて補正係数αを求める。補正係数αを求める方法は、例えば、前述した補正係数情報を用いて、電流I2と推定電流I2´を用いて、該電流I2と該推定電流I2´に応じた補正係数αを求めることが考えられる。
In step S5, the
ステップS6では、制御回路202が、ステップS5又はステップS8で求めた電流I2´を用いて、電力変換回路202に電流制御を実行させる。
ステップS7(差分の絶対値Vsが所定値VT未満の場合)では、制御回路202が抵抗R2に流れる電流I2を求める。制御回路202は、計測回路206が計測したシャント抵抗R2の両端の電圧を増幅した増幅電圧V2を取得し、取得した増幅電圧V2に基づいて電流I2を求める。
In step S6, the
In step S7 (when the absolute value Vs of differences is less than the predetermined value VT), the
ステップS8では、制御回路202が、補正係数αにより電流I2を補正して推定電流I2´(補正後の電流I2)に変換する。その後、ステップS6に移行し、制御回路202は推定電流I2´を用いて電流制御を実行する。
In step S8, the
なお、上記ステップS1からステップS8に示した処理は、制御回路202が昇降圧制御をする際に繰り返し実行される。
この処理により、差分の絶対値Vsが所定値VT未満である場合に、電流I1がシャント抵抗R1に流れる時間が短くとも、電流検出精度のよい状態において求めた補正係数αを用いて、スイッチ素子の切り替えタイミングに係らず取得可能であるが、電流検出精度のよくない状態において求めた電流I2を補正して推定電流I2´(補正後の電流I2)を求められる。そのため、電力変換装置1からストレージ5へ流れる電流I2を精度よく検出することができる。また、電流センサを用いた場合より安価に、電流I2を検出することができる。
Note that the processing from step S1 to step S8 is repeatedly executed when the
By this processing, when the absolute value Vs of the difference is less than the predetermined value VT, the switching element is obtained using the correction coefficient α obtained in a state where the current detection accuracy is high even if the time during which the current I1 flows through the shunt resistor R1 is short. The estimated current I2 ′ (corrected current I2) can be obtained by correcting the current I2 obtained in a state where the current detection accuracy is not good. Therefore, the current I2 flowing from the
また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
なお、本発明に係る電力変換装置1の回路自体はバッテリ4の電圧には依存しないため、異なる電圧仕様の電力変換装置にも適用可能ができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
In addition, since the circuit itself of the
なお、実施形態では所定値VTと比較する対象として、バッテリ4の電圧VBとストレージ5の電圧VCとの差分の表し方として絶対値Vs(=|電圧VB−電圧VC|)を用いたが、バッテリ4の電圧VBとストレージ5の電圧VCとの差分を用いてもよい。すなわち、電圧VBと電圧VCの差分の絶対値Vsを用いず、単に電圧VB−電圧VCあるいは電圧VC−電圧VBを求め、求めた差分を所定値と比較する対象としてもよい。ただし、その場合には所定値は−VT〜VTとする。
In the embodiment, the absolute value Vs (= | voltage VB−voltage VC |) is used as a method of expressing the difference between the voltage VB of the
1 電力変換装置
2 補機
3 オルタネータ
4 バッテリ
5 ストレージ
6 スタータ
201 電力変換回路
202 制御回路
203、205 増幅回路
204、206 計測回路
207、208 入出力端子
L コイル
S1、S2、S3、S4 スイッチ素子
SW スイッチ
R1、R2 シャント抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (2)
一方の端子が前記第二のスイッチ素子の第二の端子と前記第四のスイッチ素子の第二の端子とに接続され、他方の端子がグランドに接続される第一の抵抗素子と、前記第一の抵抗素子の両端の電圧を増幅する第一の増幅回路と、を有する第一の計測回路と、
一方の端子が前記第三のスイッチ素子の第一の端子に接続され、他方の端子が第二の電源に接続される第二の抵抗素子と、前記第二の抵抗素子の両端の電圧を増幅する第二の増幅回路と、を有する第二の計測回路と、
前記第一の電源の電圧と前記第二の電源の電圧との差分が所定値より大きい場合、前記第一の計測回路の計測結果に基づいて求められる第一の電流を用いて、前記第二の抵抗素子に流れる推定電流を求めるとともに、前記第二の計測回路の計測結果に基づいて求められる第二の電流と前記推定電流とを用いて補正係数を求め、前記第一の電源の電圧と前記第二の電源の電圧との差分が前記所定値未満である場合、前記補正係数を用いて前記第二の電流を補正する制御回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。 The first terminal of the first switch element is connected to the first power source, and the second terminal of the first switch element, the first terminal of the second switch element, and one terminal of the coil are connected. The first terminal of the third switch element is connected to one terminal of the second resistor, the second terminal of the third switch element, the first terminal of the fourth switch element, and the coil The other terminal of the second switching element is connected, and the second terminal of the second switching element and the second terminal of the fourth switching element are connected to one terminal of the first resistance element When,
A first resistance element having one terminal connected to the second terminal of the second switch element and the second terminal of the fourth switch element and the other terminal connected to the ground; A first amplifying circuit that amplifies the voltage across one resistance element, and a first measurement circuit,
One terminal is connected to the first terminal of the third switch element, the other terminal is connected to the second power source, and the voltage across the second resistor element is amplified. A second amplifier circuit, and a second measurement circuit having
When the difference between the voltage of the first power source and the voltage of the second power source is larger than a predetermined value, the second current is obtained using the first current obtained based on the measurement result of the first measurement circuit. And calculating a correction coefficient using the second current obtained based on the measurement result of the second measurement circuit and the estimated current, and calculating the voltage of the first power source. A control circuit that corrects the second current using the correction coefficient when a difference from the voltage of the second power supply is less than the predetermined value;
A power conversion device comprising:
一方の端子が前記第二のスイッチ素子の第二の端子と前記第四のスイッチ素子の第二の端子とに接続され、他方の端子がグランドに接続される第一の抵抗素子と、前記第一の抵抗素子の両端の電圧を増幅する第一の増幅回路と、を有する第一の計測回路と、
一方の端子が前記第三のスイッチ素子の第一の端子に接続され、他方の端子が第二の電源に接続される第二の抵抗素子と、前記第二の抵抗素子の両端の電圧を増幅する第二の増幅回路と、を有する第二の計測回路と、を備える電力変換装置は、
前記第一の電源の電圧と前記第二の電源の電圧との差分が所定値より大きい場合、前記第一の計測回路の計測結果に基づいて求められる第一の電流を用いて、前記第二の抵抗素子に流れる推定電流を求めるとともに、前記第二の計測回路の計測結果に基づいて求められる第二の電流と前記推定電流とを用いて補正係数を求め、
前記第一の電源の電圧と前記第二の電源の電圧との差分が前記所定値未満である場合、前記補正係数を用いて前記第二の電流を補正する、
ことを特徴とする電力変換方法。
The first terminal of the first switch element is connected to the first power source, and the second terminal of the first switch element, the first terminal of the second switch element, and one terminal of the coil are connected. The first terminal of the third switch element is connected to one terminal of the second resistor, the second terminal of the third switch element, the first terminal of the fourth switch element, and the coil The other terminal of the second switching element is connected, and the second terminal of the second switching element and the second terminal of the fourth switching element are connected to one terminal of the first resistance element When,
A first resistance element having one terminal connected to the second terminal of the second switch element and the second terminal of the fourth switch element and the other terminal connected to the ground; A first amplifying circuit that amplifies the voltage across one resistance element, and a first measurement circuit,
One terminal is connected to the first terminal of the third switch element, the other terminal is connected to the second power source, and the voltage across the second resistor element is amplified. A power conversion device comprising: a second measurement circuit having a second amplification circuit;
When the difference between the voltage of the first power source and the voltage of the second power source is larger than a predetermined value, the second current is obtained using the first current obtained based on the measurement result of the first measurement circuit. And obtaining a correction coefficient using the second current obtained based on the measurement result of the second measurement circuit and the estimated current.
When the difference between the voltage of the first power supply and the voltage of the second power supply is less than the predetermined value, the second current is corrected using the correction coefficient.
The power conversion method characterized by the above-mentioned.
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