(57)【要約】【課題】電気部品中を流れる電流を求めるための方法およびシステムを提供すること。【解決手段】電気部品および２つの電圧源に電気的に結合されたスイッチが活性化される。スイッチを活性化することにより、ある時間後に電気部品中を電流が流れる。スイッチの前記活性化から電気部品中の電流流れまでの間の時間が求められる。電気部品中を流れる電流が測定されて、測定電流値が求められる。測定電流値は、少なくとも一部にはスイッチの前記活性化から電気部品中の電流流れまでの間の時間に基づいて修正される。【選択図】図３
2008263768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気部品中を流れる電流を求める方法であって、
前記電気部品および２つの電圧源に電気的に結合されたスイッチを活性化して、前記電気部品中に電流を流れさせるステップと、
前記スイッチを活性化する前記ステップから、前記電気部品中の前記電流流れまでの間の時間を求めるステップと、
前記電気部品中を流れる前記電流を測定して、測定電流値を求めるステップと、
前記測定電流値を、少なくとも一部には前記時間に基づいて修正するステップと
を含む方法。
【請求項２】
少なくとも１つの取得デューティサイクルを有する取得信号を生成するステップと、
少なくとも１つのスイッチデューティサイクルを有するスイッチ信号を生成するステップと
をさらに含み、
前記少なくとも１つの取得デューティサイクルおよび前記少なくとも１つのスイッチデューティサイクルがそれぞれ、始点、中間点、および終点を有し、前記少なくとも１つのスイッチデューティサイクルの前記中間点が、前記少なくとも１つの取得デューティサイクルの前記終点とほぼ同時に起こる
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スイッチを活性化する前記ステップが、前記少なくとも１つのスイッチデューティサイクルの前記始点とほぼ同時に行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電気部品中を流れる前記電流を測定する前記ステップが、前記少なくとも１つの取得デューティサイクルの前記終点とほぼ同時に行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記電気部品が、インダクタンスを有するコイルであり、前記２つの電圧源が、第１の電圧を発生させる第１の電圧源、および第２の電圧を発生させる第２の電圧源を備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記測定電流値を修正する前記ステップが、電流誤差を計算するステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記電流誤差を計算する前記ステップが、
前記第１の電圧と前記第２の電圧の差を求めるステップと、
前記第１の電圧と前記第２の電圧の前記差を前記コイルの前記インダクタンスで除算して、前記測定電流値の傾きを計算するステップと、
前記測定電流値の前記傾きに、前記スイッチを活性化する前記ステップから前記電気部品中の前記電流流れまでの間の前記時間を乗算するステップと
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記スイッチおよび前記コイルが、直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータ内にある、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、少なくとも１つのフィルタをさらに備え、前記少なくとも１つのフィルタが、コンデンサおよびフィルタコイルを備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の電圧源がバッテリであり、前記第２の電圧源が燃料電池である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
自動車内にある直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータ内の電気部品中を流れる電流を求める方法であって、
始点、中間点、および終点を有する少なくとも１つの取得デューティサイクルを有する取得信号を生成するステップと、
始点、前記少なくとも１つの取得デューティサイクルの前記終点とほぼ同時に起こる中間点、および終点を有する、少なくとも１つのスイッチデューティサイクルを有するスイッチ信号を生成するステップと、
前記電気部品および２つの電圧源に電気的に結合されたスイッチを、前記スイッチデューティサイクルの前記始点とほぼ同時に活性化し、それによりある時間後に前記電気部品中を前記電流が流れるステップと、
前記スイッチを活性化する前記ステップから前記電気部品中の前記電流流れまでの間の前記時間を求めるステップと、
前記電気部品中を流れる前記電流を、前記スイッチデューティサイクルの前記中間点とほぼ同時に測定して、測定電流値を求めるステップと、
前記測定電流値を、少なくとも一部には前記スイッチを活性化する前記ステップから前記電気部品中の前記電流流れまでの間の前記時間に基づいて修正するステップと
を含む方法。
【請求項１２】
前記電気部品が、インダクタンスを有するコイルであり、前記２つの電圧源が、第１の電圧を発生させる第１の電圧源、および第２の電圧を発生させる第２の電圧源を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記測定電流値を修正する前記ステップが、
前記第１の電圧と前記第２の電圧の差を求めるステップと、
前記第１の電圧と前記第２の電圧の前記差を、前記コイルの前記インダクタンスで除算して、前記測定電流値の傾きを計算するステップと、
前記測定電流値の前記傾きに、前記スイッチを活性化する前記ステップから前記電気部品中の前記電流流れまでの間の前記時間を乗算するステップと
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記スイッチが、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の電圧源がバッテリであり、前記第２の電圧源が燃料電池である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
自動車駆動システムであって、
第１の電圧源および第２の電圧源に結合されるように構成された電力コンバータであって、スイッチと、インダクタンスを有するコイルとを備える電力コンバータと、
前記電力コンバータに結合された電動機と、
前記電力コンバータに動作可能に連通するマイクロプロセッサであって、
前記スイッチを活性化して、ある時間後に前記コイル中に電流を流れさせ、
前記スイッチの前記活性化から前記コイル中の前記電流流れまでの間の前記時間を求め、
前記コイル中を流れる前記電流の測定電流値を求め、また
前記測定電流値を、少なくとも一部には前記スイッチの前記活性化から前記コイル中の前記電流流れまでの間の前記時間に基づいて修正するように
構成されたマイクロプロセッサと
を備える、自動車駆動システム。
【請求項１７】
前記電力コンバータが、直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータである、請求項１６に記載の自動車駆動システム。
【請求項１８】
前記マイクロプロセッサが、
少なくとも１つの取得デューティサイクルを有する取得信号を生成するように、また
少なくとも１つのスイッチデューティサイクルを有するスイッチ信号を生成するように
さらに構成され、
前記少なくとも１つの取得デューティサイクル、および前記少なくとも１つのスイッチデューティサイクルがそれぞれ、始点、中間点、および終点を有し、前記少なくとも１つのスイッチデューティサイクルの前記中間点が、前記少なくとも１つの取得デューティサイクルの前記終点とほぼ同時に起こり、前記スイッチの前記活性化が、前記少なくとも１つのスイッチデューティサイクルの前記始点とほぼ同時に行われ、電気部品中を流れる前記電流の測定が、前記少なくとも１つの取得デューティサイクルの前記終点とほぼ同時に行われる
請求項１６に記載の自動車駆動システム。
【請求項１９】
前記測定電流値の前記修正が、
第１の電圧と第２の電圧の差を求めるステップと、
第１の電圧と第２の電圧の前記差を、前記コイルの前記インダクタンスで除算して、前記測定電流値の傾きを計算するステップと、および
前記測定電流値の前記傾きに、前記スイッチの前記活性化から電気部品中の前記電流流れまでの間の前記時間を乗算するステップと
を含む、請求項１８に記載の自動車駆動システム。
【請求項２０】
前記第１の電圧源であるバッテリ、および前記第２の電圧源である燃料電池をさらに備える、請求項１９に記載の自動車駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に電気部品に関し、より詳細には、電気部品中を流れる電流を求めるための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、技術の進歩、ならびに絶えず進化しているスタイルの趣向が、自動車の設計を大幅に変化させている。変化の１つには、自動車、特にハイブリッド車両、電気車両、および燃料電池車両などの代替燃料車両内のさまざまな電気システムの複雑化、ならびに電力の使用法が関係する。
【０００３】
そのような車両、特に燃料電池車両はしばしば、車輪を駆動する電動機に給電するために、バッテリや燃料電池など、別々の２つの電圧源を使用する。２つの電圧源からの電力を管理および伝達するために、直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータなどの電力コンバータが一般に使用される。最新のＤＣ／ＤＣコンバータはしばしば、コイルによって電気的に相互接続されたトランジスタを含む。それらのトランジスタの状態を制御することによって、コイルを通じて所望の平均電流を印加することができる。
【０００４】
制御および帰還を目的として、コイルを通る電流が測定される。一般に、この測定は、それらのトランジスタのうち１つのデューティサイクル、または「オン期間」の中間点で行われる。というのも、理論的には、その点においてコイル電流がその平均値のところになるためである。しかし、トランジスタの活性化からトランジスタおよび／またはコイルを通って電流が流れるまでの間の固有の遅延のため、電流測定が不正確になる場合がある。その結果、電力コンバータのみならず車両の性能も、最適に満たなくなる場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のコイルなどの電気部品中を伝導する帰還電流の精度を向上させるためのシステムおよび方法を提供することが望ましい。さらに、本発明の他の望ましい特徴および特性が、添付の図面ならびに前述の技術分野および背景と併せて、後続の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によれば、電気部品中を流れる電流を求める方法が提供される。電気部品および２つの電圧源に電気的に結合されたスイッチが活性化される。スイッチを活性化することにより、ある時間後に電気部品中を電流が流れる。スイッチの前記活性化から電気部品中の電流流れまでの間の時間が求められる。電気部品中を流れる電流が測定される。測定された電流は、少なくとも一部にはスイッチの前記活性化から電気部品中の電流流れまでの間の時間に基づいて修正される。
【０００７】
別の実施形態によれば、自動車駆動システムが提供される。このシステムは、第１の電圧を発生させるための第１の電圧源と、第２の電圧を発生させるための第２の電圧源と、第１の電圧源および第２の電圧源に結合された、スイッチおよびコイルを有する電力コンバータと、電力コンバータに結合された電動機と、電力コンバータに動作可能に連通するマイクロプロセッサとを含む。マイクロプロセッサは、スイッチを活性化して、ある時間後にコイル中に電流を流れさせるように、スイッチの活性化からコイル中の電流流れまでの間の時間を求めるように、コイル中を流れる電流の測定電流値を求めるように、また測定電流値を、少なくとも一部にはスイッチの活性化からコイル中の電流流れまでの間の時間に基づいて修正するように構成される。
【０００８】
本発明を以下に、同様の数字が同様の要素を示す添付の図面と併せて説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の詳細な説明は、本質的に例にすぎず、本発明、または本発明の適用分野および使用法を限定するものではない。さらに、先の技術分野、背景、概要、または以下の詳細な説明において提示された、任意の明示的または黙示的な理論によって束縛されるものではない。
【００１０】
以下の説明では、互いに「接続される」または「結合される」要素またはフィーチャについて言及する。本明細書では、明示的に別段の定めがある場合を除き、「接続される」とは、ある要素／フィーチャが別の要素／フィーチャに、必ずしも機械的にではなく、直接的に接合される（または直接連通する）ことを意味する。同様に、明示的に別段の定めがある場合を除き、「結合される」とは、ある要素／フィーチャが別の要素／フィーチャに、必ずしも機械的にではなく、直接的または間接的に接合される（あるいは直接的または間接的に連通する）ことを意味する。しかし、２つの要素が以下に、一実施形態では「接続される」と説明されることがあるが、諸代替実施形態では、類似の要素が「結合される」ことができ、逆も同様であることを理解されたい。したがって、本明細書において示される概略図は、要素の構成例を示すが、実際の実施形態では、追加の介在する要素、デバイス、フィーチャ、または構成部品が存在してもよい。図１〜３は、例にすぎず、一定の縮尺で描かれないことがあることも理解されたい。
【００１１】
図１〜図３は、電気部品中を流れる電流を求めるための方法および／またはシステムを示す。電気部品および２つの電圧源に電気的に結合されたスイッチが活性化される。スイッチを活性化することにより、電気部品中を電流が流れる。スイッチの活性化から電気部品中の電流流れまでの間の時間が求められる。電気部品中を流れる電流が測定されて、測定電流値が求められる。測定電流値は、少なくとも一部にはスイッチの活性化から電気部品中の電流流れまでの間の時間に基づいて修正される。
【００１２】
以下により詳細に説明するように、一実施形態では、電気部品が直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）コンバータ内のコイルである。２つの電圧源は、燃料電池で動く自動車内のバッテリおよび燃料電池を含むことができる。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による車両または自動車１０を示す。自動車１０は、シャシ１２、本体１４、４つの車輪１６、および電子制御システム１８を含む。本体１４は、シャシ１２上に構成され、自動車１０の他の構成部品をほぼ囲む。本体１４およびシャシ１２は一緒にフレームを形成することができる。車輪１６はそれぞれ、シャシ１２に、本体１４のそれぞれに対応する隅部付近で結合される。
【００１４】
自動車１０は、例えばセダン、ワゴン、トラック、またはスポーツ用多目的車両（ＳＵＶ）など、いくつかの異なるタイプの自動車のいずれか１つでよく、２輪駆動（２ＷＤ）（すなわち、後輪駆動または前輪駆動）でも、４輪駆動（４ＷＤ）でも、全輪駆動（ＡＷＤ）でもよい。車両１０は、例えばガソリンまたはディーゼル燃料燃焼エンジン、「フレックス燃料車両」（ＦＦＶ）エンジン（すなわち、ガソリンとアルコールの混合物を使用する）、ガス状化合物（例えば水素および天然ガス）燃料エンジン、燃焼／電動機ハイブリッドエンジン、および電動機など、いくつかの異なるタイプのエンジンのいずれか１つ、またはそれらの組合せを組み込むこともできる。
【００１５】
図１に示す例示的実施形態では、自動車１０は、燃料電池車両であり、電動機／発電機２０、バッテリ２２、燃料電池電力モジュール（ＦＣＰＭ）２４、ＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６、インバータ２８、およびラジエータ３０をさらに含む。図示されていないが、当業者には理解されるように、電動機／発電機２０（または電動機）は、固定子組立体（導電性コイルを含む）、回転子組立体（強磁性コアを含む）、および冷却流体（すなわち冷媒）を含む。電動機２０は変速装置を含むこともでき、変速装置は、電動機２０と変速装置が車輪１６の少なくともいくつかに１つまたは複数の駆動軸３１を通じて機械的に結合されるように電動機内に統合される。
【００１６】
図示のように、バッテリ２２およびＦＣＰＭ２４は、電子制御システム１８およびＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６に動作可能に連通し、かつ／またはそれらに電気的に接続される。図示されていないが、ＦＣＰＭ２４は、一実施形態では、さまざまな構成部品の中でもとりわけ、アノード、カソード、電解質、および触媒を有する燃料電池を含む。一般に理解されるように、アノード、すなわち負電極は、例えば水素分子から解放された電子を外部回路で使用することができるように伝導する。カソード、すなわち正電極（すなわち、燃料電池の正極）は、電子を外部回路から触媒に伝導し戻し、そこでは電子が水素イオンおよび酸素と再結合して、水を形成することができる。電解質、すなわち固体高分子膜は、正に帯電したイオンのみを伝導するとともに、電子を阻止する。触媒は、酸素と水素の反応を促進させる。
【００１７】
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６をより詳細に図示する。コンバータシステム２６は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＢＤＣ）３２、およびＢＤＣコントローラ３４を含む。ＢＤＣコンバータ３２は、図示の実施形態では、２つの二重絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）脚（ｌｅｇ）３６および３８を備えた電力スイッチング部を含み、脚３６は２つのＩＧＢＴ４０（Ｓ１）および４２（Ｓ２）を有し、脚３８は２つのＩＧＢＴ４４（Ｓ３）および４６（Ｓ４）を有する。２つの脚３６および３８は、インダクタンス（ＬＳ）を有するスイッチングコイル４８によって中間点で相互接続される。ＢＤＣコンバータ３２は、第１のＩＧＢＴ脚３６の正のレールに接続された第１のフィルタ５０、および第２のＩＧＢＴ脚３８の正のレールに接続された第２のフィルタ５２も含む。図示のように、フィルタ５０は、第１のコイル５４および第１のコンデンサ５６を含み、フィルタ５２は、第２のコイル５８および第２のコンデンサ６０を含む。第１のＩＧＢＴ脚３６は、第１のフィルタ５０を通じてＦＣＰＭ２４に接続され、第２のＩＧＢＴ脚３８は、第２のフィルタ５２を通じてバッテリ２２に接続される。図示のように、ＦＣＰＭ２４およびバッテリは、負（−）の端子同士が電気的に接続されているので、直流的に分離されていない。
【００１８】
ＢＤＣコントローラ３４は、図示のように、ＢＤＣコンバータ３２に動作可能に連通する。別々のモジュールとして示されているが、当技術分野で一般に理解されるように、ＢＤＣコントローラ３４は電子制御システム１８（図１）内に実装することができる。
【００１９】
図示されていないが、一実施形態では、インバータ２８が、複数の電力モジュールデバイスを含む。一般に理解されるように、電力モジュールデバイスはそれぞれ、複数の半導体デバイス（例えばトランジスタおよび／またはスイッチ）がその上に形成された集積回路を備える、半導体基板（例えばシリコン基板）を含むことができる。
【００２０】
図１を再度参照すると、ラジエータ３０は、その外側部分でフレームに接続され、詳細に示されていないが、水および／またはエチレングリコール（すなわち「不凍液」）などの冷却流体（すなわち冷媒）を含む複数の冷却水路を、その中を貫通して含み、電動機２０およびインバータ２８に結合される。一実施形態では、インバータ２８は、冷媒を受け取り、それを電動機２０と共用する。ラジエータ３０は、インバータ２８および／または電動機２０に、同様に接続することができる。
【００２１】
電子制御システム１８は、電動機２０、バッテリ２２、ＦＣＰＭ２４、ＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６、およびインバータ２８に動作可能に連通する。詳細に示されていないが、電子制御システム１８は、さまざまなセンサと、（図２に示す）ＢＤＣコントローラ３４や車両コントローラなどの自動車制御モジュール、またはエレクトロニックコントロールユニット（ＥＣＵ）と、以下に説明するプロセスおよび方法を実施するための、その上（または別のコンピュータ読取可能媒体内）に記憶された命令を含む、少なくとも１つのプロセッサおよび／またはメモリとを含む。
【００２２】
引き続き図１を参照すると、動作中に、車両１０が、動力を電動機２０で車輪１６に供給することによって作動され、電動機２０は電力を、バッテリ２２およびＦＣＰＭ２４から交互に、かつ／またはバッテリ２２およびＦＣＰＭ２４によって同時に受け取る。電動機２０に給電するためには、ＤＣ電力がバッテリ２２およびＦＣＰＭ２４からＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６を介してインバータ組立体２８に供給され、インバータ組立体２８は、ＤＣ電力が電動機２０に送出される前にそれを交流（ＡＣ）電力に変換する。
【００２３】
電子制御システム１８および／またはＢＤＣコントローラ３４は、以下に論じるようにＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６を作動させる。図２を再度参照すると、ＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６は、デジタル制御され、電力をＦＣＰＭ２４（Ｖｄｃ１）とバッテリ２２（Ｖｄｃ２）の間で伝達させる。ＦＣＰＭ２４およびバッテリ２２の端子電圧は、Ｖｄｃ１≧Ｖｄｃ２またはＶｄｃ１≦Ｖｄｃ２となるように動的に変化し得る。一般に理解されるように、２つの電圧源間の電力伝達は、電圧関係の様子とは関わりなく、一定電流の下または一定電力の下で行われる。
【００２４】
引き続き図２を参照すると、一般に理解されるように、第１のフィルタ５０および第２のフィルタ５２が、電磁妨害雑音（ＥＭＩ）の放出を低減させる。一実施形態では、スイッチングコイル４８は、エネルギーを動作周期の第１の部分中に蓄積し、動作周期の第２の部分中に解放するので、電力変換プロセスを主として担う。したがって、スイッチングコイル４８は、ＦＣＰＭ２４とバッテリ２２の流電（ｖｏｌｔａｉｃ）関係に関わらず、確実にエネルギー伝達が所望の方向に行われるようにする。
【００２５】
所望の平均電流に等しい一定の平均電流が、スイッチングコイル４８を通じて印加される。一定平均電流の制御は一般に、閉ループ動作下で実施される。電流ループの出力により、スイッチングコイル４８の両端間の電圧が、ＩＧＢＴ４０、４２、４４および４６の状態を（「オン」または「オフ」に）スイッチさせることによって制御される。例えば、一実施形態では、低い方の流電値を有する電圧源の正（＋）の端子に接続されたＩＧＢＴ（第１の脚３６内の４０または第２の脚３８内の４４）が連続して「オン」に維持されるとともに、電力伝達を達成するために、対向する脚上の各ＩＧＢＴが、「オン」／「オフ」にスイッチされる。このスイッチングのペースを、「スイッチング周波数」（ｆＳＷ）と呼ぶことができる。スイッチング周波数の逆、すなわち逆数を、「スイッチング期間」または「スイッチング周期」（ＴＳＷ）と呼ぶことができる。スイッチ、すなわちＩＧＢＴ４０〜４６は、スイッチング期間内の特定の持続時間（すなわち「オン期間」）の間、「オン」状態にあってよい。特定のスイッチの「オン」時間をスイッチング期間で除算した比を、「デューティ比」または「デューティサイクル」と呼ぶことができる。各デューティサイクルは、個々に考える場合、始点（または立上り）、中間点、および終点（または立下り）を有すると考えることができる。
【００２６】
図２に示すように、ＢＤＣコントローラ３４は、外側の発信源（例えば車両コントローラ）から、電力／電流および電圧コマンドを受け取る。ＢＤＣコントローラ３４内の制御アルゴリズムが、ＩＧＢＴ４０〜４６（Ｓ１〜Ｓ４）のデューティサイクルを発生させる。ＢＤＣコントローラ３４は帰還の測定も実施し、それが電力および電圧コマンドと比較される。ＢＤＣコントローラ３４から送出される駆動信号のデューティサイクルは、ＢＤＣコントローラ３４の帰還値が電力および電圧コマンドにほぼ合致するように調整される。
【００２７】
ＢＤＣコンバータ３２はデジタル制御されるため、その動作は、スイッチング期間（ＴＳＷ）に等しい離散的時間区分（すなわち周期）内で行われる。各周期中、ＢＤＣコントローラ３４（および／または電子制御システム１８）は、帰還測定値を受け取り、閉ループ動作に関連する計算を含む、制御アルゴリズムで必要とされる計算を実施し、ＩＧＢＴ４０〜４６を制御するデューティサイクルを出力する。
【００２８】
帰還測定値の１つとして、ＢＤＣコントローラ３４は、スイッチングコイル４８中を伝導する電流（ＩＬ）を、スイッチング周期ごとに１回サンプリング、すなわち測定する。理想的には、スイッチング周期内でサンプリングが行われる点は、スイッチングコイル４８中を流れる電流がその平均値に等しい時点に相当する。理論的には、図３に示すように、電流が準三角形であるため、その具体例はスイッチング周期の中間点に該当する。
【００２９】
図３に示すように、スイッチング周期の中間点で帰還電流サンプリングを達成するために、「電流取得デューティサイクル」を含む電流取得信号（ＡＣＱ）がＢＤＣコントローラ３４内で生成される。図示の例では、電流取得信号は、５０％のデューティサイクルを有する。コイル電流ＩＬが、電流取得信号（または電流取得デューティサイクル）の終点とほぼ同時にサンプリングされる。対応するデューティサイクルを有するＩＧＢＴ信号（例えばＤＳ１およびＤＳ３）、またはスイッチ信号が、ＩＧＢＴデューティサイクルＤＳ３の中間点が電流取得信号の終点と同時に起こるように、電流取得信号の終点に対して対称的に生成される。周期「ｎ」において生成されるデューティサイクルは、その前の周期「ｎ−１」中に予め計算される。
【００３０】
図３に示す例では、デューティサイクルＤＳ１は１００％の値を有するが、ＤＳ３は任意の値を有する。ＩＧＢＴ  Ｓ３の両端間の電圧ＶＳ３が、ＩＧＢＴの「０でない」活性化時間のため、制御信号ＤＳ３に対して遅延する。すなわち、当業者には理解されるように、例えば短い期間（Δｔ）が、制御信号ＤＳ３の各周期の始点と、ＩＧＢＴの両端間の対応する電圧ＶＳ３との間で経過する。したがって、スイッチングコイル（ＬＳ）を通る電流（ＩＬ）の対応する変化が現れるのも、Δｔだけ遅延する。したがって、スイッチングコイル電流が、電流取得周期の立下り、およびＩＧＢＴ制御信号ＤＳ３の中間点と同時にサンプリングされる場合、サンプリングは、瞬間的なコイル電流ＩＬがコイル電流平均値（ＩＬａｖｇ）と一致する理想的な中間点よりΔｔ前に行われることになる。遅延値Δｔは、例えば、ＢＤＣコントローラ３４によって測定されても、利用される特定の機器に関連する参考資料内に列記されてもよいことに留意されたい。
【００３１】
そのように計算される任意のコイル電流値は、平均コイル電流ＩＬａｖｇと、サンプリングされた瞬間的なコイル電流ＩＬとの差に相当する誤差（ε＝ΔＩＬ）を含むことになる。帰還コイル電流の誤差も同様に、２つの電圧源（Ｖｄｃ１とＶｄｃ２）の間の電流の不正確さをもたらす。この誤差が補償されない場合、ＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６のみならず、車両１０全体としての動作が影響を受ける。不正確さの問題は、測定された帰還電流の小さな誤差が指令電流に対してパーセンテージで表すと大きくなる低電流レベルおよび零指令電流において、システム問題となる。
【００３２】
引き続き図３を参照すると、本発明の一実施形態によれば、電流サンプリングのタイミングを補償するために、ＢＤＣコントローラ３４がΔｔだけ遅延した追加の信号を作り出す。好ましい一実施形態では、誤差ΔＩＬが、ＢＤＣコントローラ３４内の電流ループ制御コード内で評価または計算されて、補正後の帰還電流（ＩＬ’）を計算するために、測定された電流ＩＬに対する補正値として加えられる。
【００３３】
図示のコンバータシステム２６に関して、Ｖｄｃ１≧Ｖｄｃ２でＩＬ≧０、Ｖｄｃ１≧Ｖｄｃ２でＩＬ＜０、Ｖｄｃ１≦Ｖｄｃ２でＩＬ≧０、およびＶｄｃ１≦Ｖｄｃ２でＩＬ＜０の４つの動作条件を特定することができる。これらの各状況において、当業者には理解されるように、電流ＩＬの傾きの近似値を、
ΔＩＬ／Δｔ＝（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ２）／ＬＳ  （１）
として表すことができる。したがって、誤差ΔＩＬを、
ΔＩＬ＝Δｔ・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ２）／ＬＳ  （２）
として表すことができる。次いで、制御ループ内で使用すべき補正後の帰還電流ＩＬ’を、
ＩＬ’＝ＩＬ＋ΔＩＬ  （３）
として表すことができる。
【００３４】
すなわち、補正後の帰還電流は、スイッチングコイル４８の測定電流値と、測定電流値誤差の和に等しい。補正後の帰還電流ＩＬ’は、ＤＣ／ＤＣコンバータシステム２６の動作を制御するために、繰り返してまたは連続してＢＤＣコントローラ３４に供給される。
【００３５】
上述の方法および／またはシステムの１つの利点は、帰還電流が求められる精度が向上されることである。その結果、電力コンバータシステムのみならず電動機の性能、および車両の全体効率が向上される。
【００３６】
上述の方法およびシステムは、２つの電圧源の電圧が広範囲にわたって動的に変化するどんな状況においても実施することができるので、他の実施形態ではそれらを、さまざまなタイプの自動車で、またはさまざまな電気システム全体で利用することができる。例えば、別の実施形態では、バッテリをウルトラキャパシタで置き換えることができる。
【００３７】
以上、前述の詳細な説明において、少なくとも１つの例示的実施形態を提示してきたが、多数の変形形態が存在することを理解されたい。１つまたは複数の例示的実施形態は例に他ならず、本発明の範囲、適用範囲、または構成を、いかなる形であれ限定するものではないことも理解されたい。そうではなく、前述の詳細な説明は、当業者に１つまたは複数の例示的実施形態を実施するための好都合な指針を提供するものである。添付の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲、およびその法的な等価物から逸脱することなく、諸要素の機能および構成にさまざまな変更を行うことができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態による、ＤＣ／ＤＣコンバータシステムを含む一例示的自動車の概略図である。
【図２】図１のＤＣ／ＤＣコンバータシステムの概略ブロック図である。
【図３】図２のＤＣ／ＤＣコンバータシステム内で電流サンプリングを調整する方法の時間図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  車両、自動車
１８  電子制御システム
２０  電動機／発電機、電動機
２２  バッテリ
２４  燃料電池電力モジュール、ＦＣＰＭ
２６  ＤＣ／ＤＣコンバータシステム
２８  インバータ、インバータ組立体
３２  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＢＤＣコンバータ
３４  ＢＤＣコントローラ
３６  第１のＩＧＢＴ脚
３８  第２のＩＧＢＴ脚
４０  ＩＧＢＴ
４２  ＩＧＢＴ
４４  ＩＧＢＴ
４６  ＩＧＢＴ
４８  スイッチングコイル
５０  第１のフィルタ
５２  第２のフィルタ
５４  第１のコイル
５６  第１のコンデンサ
５８  第２のコイル
６０  第２のコンデンサ
Ｓ１  ＩＧＢＴ
Ｓ２  ＩＧＢＴ
Ｓ３  ＩＧＢＴ
Ｓ４  ＩＧＢＴ
ＬＳ  インダクタンス、スイッチングコイル
Ｖｄｃ１  ＦＣＰＭ、電圧源
Ｖｄｃ２  バッテリ、電圧源
ＴＳＷ  スイッチング期間、スイッチング周期
ＡＣＱ  電流取得信号
ＤＳ１  ＩＧＢＴ信号、デューティサイクル
ＤＳ３  ＩＧＢＴ信号、ＩＧＢＴデューティサイクル、ＩＧＢＴ制御信号
ＶＳ３  電圧
Δｔ  短い期間、遅延値
ＩＬ  コイル電流
ΔＩＬ  誤差
ＩＬａｖｇ  コイル電流平均値
【図１】
2008263768.tif 000003
【図２】
2008263768.tif 000004
【図３】
2008263768.tif 000005
【外国語明細書】
2008263768000001.pdf