(57)【要約】【課題】本実施例は、自動車で使用されるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置及びその制御方法に関するものである。【解決手段】本発明の実施例によるコンバータの制御装置は、入力部と出力部の電圧差を確認し、前記電圧差によるコンバータの動作モードに応じて前記コンバータに構成される少なくとも一つのスイッチ動作を制御するスイッチ制御部と、前記スイッチ制御部から印加される制御信号に基づいて前記少なくとも一つのスイッチの動作を制御して前記入力部から出力部へと電流を導通するコンバータと、を含む。【選択図】図３
2014090662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータの制御装置において、
入力部と出力部の電圧差を確認し、前記電圧差に応じたコンバータの動作モードに応じて前記コンバータに構成される少なくとも一つのスイッチ動作を制御するスイッチ制御部と、
前記スイッチ制御部から印加される制御信号に基づいて前記少なくとも一つのスイッチの動作を制御して前記入力部から出力部へと電流を導通するコンバータと、
を含む、コンバータの制御装置。
【請求項２】
前記コンバータは、
少なくとも一つのアームで構成されるスイッチ部と、
前記一つのアームの中間点に直列に連結される少なくとも一つのインダクタと、を含み、
前記スイッチ部は、直列に連結された複数のスイッチを含む少なくとも一つのアームが並列に複数個連結される、請求項１に記載のコンバータの制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング制御部は、
前記入力部と出力部の電圧差が（＋）である場合、前記少なくとも一つのアームに含まれるスイッチをターンオフして前記入力部の電圧値を降下する、請求項２に記載のコンバータの制御装置。
【請求項４】
前記スイッチング制御部は、
前記入力部と前記出力部の電圧差が（０）である場合、前記コンバータをバイパスモードで動作するように制御する、請求項３に記載のコンバータの制御装置。
【請求項５】
前記スイッチング制御部は、
前記コンバータのバイパスモードの実行に応じて前記コンバータに連結されるアームのスイッチのうちいずれか一つのスイッチをオフし、いずれか一つはオンして入力電圧が出力電圧と同じく出力されるようにする、請求項４に記載のコンバータの制御装置。
【請求項６】
前記スイッチング制御部は、
前記入力部と前記出力部の電圧差が（−）である場合、前記コンバータをブーストモードで動作するように制御する、請求項２に記載のコンバータの制御装置。
【請求項７】
コンバータの制御方法において、
入力部と出力部の電圧差を確認するステップと、
前記電圧差に応じてコンバータの動作モードを決定するステップと、
を含む、コンバータの制御方法。
【請求項８】
前記電圧差が（＋）であればバックモードを行い、前記電圧差が（−）であればブーストモードを行う、請求項７に記載のコンバータの制御方法。
【請求項９】
前記バックモードは、
前記コンバートを構成する少なくとも一つのアームに含まれるスイッチをオフして前記入力部の電圧値を出力部の電圧値として降下する、請求項８に記載のコンバータの制御方法。
【請求項１０】
前記ブーストモードは、
前記コンバートを構成する少なくとも一つのアームに含まれるスイッチをオンし、前記入力部の電圧値を所定値にブースとして前記出力部に出力する、請求項８に記載のコンバータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施例は、自動車で使用されるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、急激なガソリン税の引き上げによって燃費の効率性が極大化された自動車が販売されており、その代表的な例としてアイドリングストップ（ＩＳＧ：Ｉｄｌｅ  Ｓｔｏｐ＆Ｇｏ、以下「ＩＳＧ」と称する）システムを内蔵した自動車がある。
【０００３】
ＩＳＧシステムは一般的な車両の始動モータではなくスターター（ｓｔａｒｔｅｒ）とオルタネーター（ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ）の統合型モータであり、エンジンが動作する際にはオルタネーターとして動作する。ＩＳＧは上記のようなオルタネーターとスターターが一体になっている統合型とオルタネーターとスターターが分離された分離型とで区分されるが、その構成及び動作は類似している。よって、ＩＳＧシステムはエンジン自動車への適用が容易であり、その需要が増加しつつある。
【０００４】
図１は、従来のＩＳＧシステムを含む車両の発進部を示す構成図である。
【０００５】
図１の（ａ）の場合、電流の流れが発生する入力部及び出力部１１，１５と入出力部の導通のための複数のスイッチ１２，１４及びインダクタ１３を含む。
【０００６】
入力部１１から出力部１５へと電流の流れが発生すると、入力部１１は入力リップル除去機能を行う。また、第1スイッチ部１２の複数個のスイッチ１２ａ，１２ｂはバックモード（Ｂｕｃｋ  Ｍｏｄｅ）動作のためのスイッチとして駆動され、第２スイッチ部１４の複数個のスイッチ１４ａ，１４ｂとインダクタ１３はブーストモード（Ｂｏｏｓｔ  Ｍｏｄｅ）動作のためのスイッチ機能を行う。
【０００７】
逆に、出力部１５から入力部１１の方向に電流の流れが発生する場合、第２スイッチ部１４の複数個のスイッチ１４ａ、１４ｂはバックモード動作のためのスイッチとして駆動される。この際、第１スイッチ部１２の複数個のスイッチ１２ａ、１２ｂ及びインダクタ１３はブーストモード動作のためのスイッチとしての機能を行う。
【０００８】
また、図１の（ｂ）の場合、（ａ）と類似して入力部２１から出力部２５の方向に電流の流れが発生する場合、第1スイッチ部２２の複数個のスイッチ２２ａ乃至２２ｆはバックモード動作のためのスイッチとしての機能を行う。また、第２スイッチ部２３の複数個のスイッチ２３ａ乃至２３ｆはブーストモード動作のためのスイッチとしての機能を行う。
【０００９】
逆に、出力部２５から入力部２１の方向に電流の流れが発生する場合、第２スイッチ部２３の複数個のスイッチ２３ａ乃至２３ｆはバックモード動作のためのスイッチとしての機能を行う。また、インダクタ２４の複数個のインダクタ２４ａ乃至２４ｃと第１スイッチ部２２の複数個のスイッチ２２ａ乃至２２ｆはブーストモード動作のためのスイッチとしての機能を行う。
【００１０】
上述したようなＩＳＧシステムを含む車両の発進部は複数のスイッチ、インダクタの構成及び高い導通損失による発熱に対する問題点が発生する恐れがある。このようなコンバータの場合、高い容量のコンバータを具現することができず並列構造に変更して使用されているが、構造的な制御装置の複雑さが発生する恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本実施例では、ＩＳＧシステムに構成されるコンバータに対する構造的配置の単純化と、容量による発熱現象の低減のためのＤＣ−ＤＣコンバータ及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施例によるコンバータの制御装置は、入力部と出力部の電圧差を確認し、前記電圧差によるコンバータの動作モードに応じて前記コンバータに構成される少なくとも一つのスイッチ動作を制御するスイッチ制御部と、前記スイッチ制御部から印加される制御信号に基づいて前記少なくとも一つのスイッチの動作を制御して前記入力部から出力部へと電流を導通するコンバータと、を含む。
【００１３】
また、本発明の実施例によるコンバータの制御方法において、入力部と出力部の電圧差を確認するステップと、前記電圧差に応じてコンバータの動作モードを決定するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来のＩＳＧシステムを含む車両の発進部を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の実施例によるＩＳＧシステムを含む車両の発進部を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の実施例によって入出力電圧状態に応じた発進部の動作モードを説明するための動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書及び特許請求の範囲で使用された用語や単語は通常的であるか又は辞書的な意味に限って解析されてはならず、発明者は自らの発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に立脚して本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解析されるべきである。
【００１６】
よって、本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本実施例の技術的思想を全て代弁するものではないため、本出願時点でこれらを代替することができる多様な均等物と変形例が存在する可能性があるということを理解するべきである。
【００１７】
以下、図面を参照して本実施例をより詳しく説明する。
【００１８】
図２は、本発明の実施例によるＩＳＧシステムを含む車両の発進部を示すブロック構成図である。
【００１９】
本発明の実施例による車両の発進部は入力部１０、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００、出力部２０及びスイッチング制御部２００を含む。
【００２０】
例えば、入力部１０はＵＣ（Ｕｌｔｒａ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、リチウムバッテリ、Ｐｂ（ｌｅａｄ）＆ＡＧＭバッテリのようなエネルギーの貯蔵及び出力のためのエネルギー貯蔵装置であってもよい。
【００２１】
入力部１０と出力部２０は、電流の流れの方向に応じて流動的である。
【００２２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、少なくとも一つのインダクタ１１１，１１２，１１３を含むインダクタ部１１０と、少なくとも一つのスイッチ１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６を含むスイッチ部１２０を含む。
【００２３】
スイッチ部１２０のスイッチ１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６は一つのアーム（Ａｒｍ）が並列に連結された形で構成され、並列に連結されるアームの個数は限られない。本発明の実施例では、２つのスイッチを含む３つのアームが並列に連結された構造を例に挙げて説明する。
【００２４】
スイッチはＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴである。３相インダクタ１１０を介して供給される電力は、一つのアームを成すスイッチ１２１−１２２，１２３−１２４，１２５−１２６の中間点に連結される。
【００２５】
また、スイッチ部１２０のスイッチ２つで構成される一つのアーム１２１−１２２，１２３−１２４，１２５−１２６は並列に連結される。
【００２６】
コンバータ１００は入力部１０及び出力部２０の入出力電圧をそれぞれ測定し、入出力電圧値に応じてコンバータの動作モードがバックモード、バイパスモード又はブーストモードとして動作する。スイッチ制御部２００の制御信号に応じて各スイッチ１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６はスイッチング制御信号が入力されると（Ｏｎ）スイッチング素子として動作し、スイッチング信号がオフ（Ｏｆｆ）されるとダイオードとして動作する。
【００２７】
少なくとも一つのインダクタ１１１，１１２，１１３を含むインダクタ部と少なくとも一つのスイッチ１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６を含むスイッチ部１２０は、入力部１０及び出力部２０の電圧差によってコンバータ１００の動作を特定モードで行うためにスイッチング動作を行うことで入力電圧を上昇又は降下する。
【００２８】
スイッチ制御部２００は入力部１０と出力部２０の電圧差を確認し、スイッチ部１２０の各スイッチング信号を制御する。スイッチング信号は入力部１０と出力部２０の電圧差に応じてコンバータの動作モードを決定する。
【００２９】
図２及び図３を参照し、入出力電圧差に応じたコンバータの動作を詳しく説明する。
【００３０】
図３は、本発明の実施例によって入出力電圧状態に応じた発進部の動作モードを説明するためのフローチャートである。
【００３１】
図２乃至図３を参照すると、スイッチング制御部２００は入力部１０と出力部２０の電圧値を確認する（Ｓ３１０）。
【００３２】
スイッチング制御部２００は入力部１０と出力部２０の電圧差に応じてコンバータ１００の動作モード（Ｓ２３０）を決定する。コンバータ１００の動作モードは、バックモード（Ｓ３２１）又はバイパスモード（Ｓ３２２）又はブーストモード（Ｓ３２３）である。
【００３３】
スイッチング制御部２００は入力部１０と出力部２０の電圧値を確認する（Ｓ３１０）。
【００３４】
スイッチ制御部２００は入力部１０の電圧値が出力部２０の電圧値より大きい場合、即ち入力部１０と出力部２０の電圧差が（＋）である場合、スイッチ部１２０を構成するそれぞれのスイッチ１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６をオフして内部ダイオードを利用した入力電圧値の降下を実行する。
【００３５】
スイッチ１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６の内部ダイオードはスイッチがターンオフされると１．３Ｖ程度の電圧降下が可能であり、インダクタ部１１０の内部抵抗と導通損失を考慮すると入力電圧値に対する約１．５Ｖの電圧降下が可能である。
【００３６】
よって、入力部１０と出力部２０の電圧差が（＋）である場合、スイッチング制御部２００はコンバータ１００から入力電圧値に対する電圧降下を実行するためにスイッチ部１２０のスイッチ１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６をターンオフし、第１スイッチ１２１、第３スイッチ１２３及び第５スイッチ１２５の内部ダイオードを介して電流が導通されるバックモードを行う（Ｓ３２１）。
【００３７】
よって、入力部１０の電圧値がコンバータ１００の電圧降下モードに応じて約１．５Ｖ電圧が降下されて出力部２０に出力される。
【００３８】
又は、スイッチング制御部２００で入力部１０と出力部２０の電圧値を確認した結果（Ｓ３１０）、入力部１０と出力部２０の電圧値が同じである場合、即ち入力部１０と出力部２０の電圧差が「０」である場合、入力電圧値をそれでも出力部（２０）へと出力するためにコンバータ１００はバイパスモード（Ｓ３２２）を行う。
【００３９】
スイッチング制御部２００はバイパスモードである際、スイッチ部１２０を構成する多数のスイッチのうち第１スイッチ１２１、第３スイッチ１２３及び第５スイッチ１２５をターンオンし、第２スイッチ１２２、第４スイッチ１２４及び第６スイッチ１２６をターンオフする。
【００４０】
よって、コンバータ１００は入力電源をそのまま出力部２０に出力するバイパスモードで動作する（Ｓ３３０）。
【００４１】
前記のように入力部１０の電圧と出力部２０の電圧差に応じてコンバータ１００はバックモード、バイパスモード又はブーストモードを実行し、入力部１０の電圧と出力部２０の電圧差を「０」に維持する。
【００４２】
一方、出力部２０の方から入力部１０の方へと電流の流れが発生するスイッチ部１２０のスイッチのうち第１スイッチ１２１、第２スイッチ１２２、第３スイッチ１２３、第４スイッチ１２４、第５スイッチ１２５及び第６スイッチ１２６は電圧降下モードであるバックモードで動作するようにターンオフされる。この際、インダクタ部１１０のインダクタ１１１，１１２，１１３は入力部１０と出力ＬＣフィルタとしてリップルを低減するための動作を行う。
【００４３】
これまで本発明についてその好ましい実施例を中心に説明したが、これは単なる例示に過ぎず本発明を限定するものでなく、本発明の属する分野の通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で上記に例示されていない多様な変形と応用が可能であるということが分かるはずである。例えば、本発明の実施例に具体的に示した各の構成要素は変形して実施してもよいものである。そして、このような変形と応用に関する差は、添付した特許請求の範囲で規定する本発明の実施例の範囲内に含まれるものとして解析されるべきである。
【図１】
2014090662.tif 000003
【図２】
2014090662.tif 000004
【図３】
2014090662.tif 000005