(57)【要約】      （修正有）【課題】低い負荷の環境でもコンバータの電流制御応答特性（制御性能）を向上させることができる親環境車両用コンバータ制御装置及びその方法の提供を図る。【解決手段】親環境車両のコンバータ制御用ＰＷＭ信号を生成するのに用いられるランプ信号の勾配を、基準デューティ以下（電流不連続モード）では急に調節（第１値に調節）し、基準デューティを超過（電流連続モード）すると、緩やかに調節（第２値に調節）する。基準電流の入力を受ける基準電流入力器１０、コンバータの入力電流と、ランプ信号の勾配調節用ＤＣオフセットと、鋸歯状波とを重畳してランプ信号を生成するランプ信号生成器２０、及び基準電流入力器を介して入力された基準電流と、ランプ信号生成器によって生成されたランプ信号とを用いてＰＷＭ信号を生成する比較器３０を含む。【選択図】図１
2017104001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電流の入力を受ける基準電流入力器；
コンバータの入力電流と、ランプ信号の勾配調節用ＤＣオフセットと、鋸歯状波とを重畳してランプ信号を生成するランプ信号生成器；及び
基準電流入力器を介して入力された基準電流と、ランプ信号生成器によって生成されたランプ信号とを用いてＰＷＭ信号を生成する比較器
を含む親環境車両用コンバータ制御装置。
【請求項２】
前記ランプ信号生成器は、ＰＷＭ信号のデューティが基準値以下になる区間では第１値の勾配を有するランプ信号を生成し、ＰＷＭ信号のデューティが基準値を超過する区間では第２値の勾配を有するランプ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の親環境車両用コンバータ制御装置。
【請求項３】
前記第１値は、前記第２値より大きい値であることを特徴とする請求項１に記載の親環境車両用コンバータ制御装置。
【請求項４】
前記比較器は、ピーク電流比較器であることを特徴とする請求項１に記載の親環境車両用コンバータ制御装置。
【請求項５】
基準電流入力器が、基準電流の入力を受ける段階；
ランプ信号生成器が、コンバータの入力電流と、ランプ信号の勾配調節用ＤＣオフセットと、鋸歯状波とを重畳してランプ信号を生成する段階；及び
比較器が、基準電流入力器を介して入力された基準電流と、ランプ信号生成器によって生成されたランプ信号とを用いてＰＷＭ信号を生成する段階
を含む親環境車両用コンバータ制御方法。
【請求項６】
前記ランプ信号生成段階は、ＰＷＭ信号のデューティが基準値以下になる区間では第１値の勾配を有するランプ信号を生成し、ＰＷＭ信号のデューティが基準値を超過する区間では第２値の勾配を有するランプ信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の親環境車両用コンバータ制御方法。
【請求項７】
前記第１値は、前記第２値より大きい値であることを特徴とする請求項５に記載の親環境車両用コンバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親環境車両用コンバータ制御装置及びその方法に関し、さらに詳しくは、親環境車両のコンバータ（Ｌｏｗ  ｖｏｌｔａｇｅ  ＤＣ−ＤＣ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＬＤＣ）制御用ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を生成するのに用いられるランプ信号の勾配を二元化して、低い負荷（ｌｏａｄ）の環境でもコンバータの電流制御応答特性（制御性能）を向上させることができる技術に関する。
【０００２】
本発明において、親環境車両は、高電圧バッテリーを用いて電気モータを駆動させて走行する車両であって、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＦＣＥＶ（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などを含む。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、親環境車両は、駆動用電源を供給するための高電圧バッテリーと、電装負荷に電源を供給するための補助バッテリーとを備える。このとき、補助バッテリー及び電装負荷に連結されているＬＤＣ（Ｌｏｗ  ｖｏｌｔａｇｅ  ＤＣ−ＤＣ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）は、上位制御器の制御下で補助バッテリーの電圧が基準値を超過しないと、高電圧バッテリーの電圧を下げて補助バッテリーを充電する。
【０００４】
このような従来のＬＤＣは、親環境車両のコンバータ制御用ＰＷＭ信号を生成するのに用いられるランプ信号の勾配が一元化されているので、電圧指令が補助バッテリーの充電電圧より低い場合、電流制御応答特性が遅い電流不連続モードに進入することにより、ＺＶＳ（Ｚｅｒｏ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）が不可であるため、スイッチング損失を引き起こし、出力リップルが悪くなり、コア部品（トランス、インダクタ）に騷音を誘発する問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のような従来技術の問題点を解決するために、本発明は、親環境車両のコンバータ制御用ＰＷＭ信号を生成するのに用いられるランプ信号の勾配を、基準デューティ以下（電流不連続モード）では急に調節（第１値に調節）し、基準デューティを超過（電流連続モード）すると、緩やかに調節（第２値に調節）することにより、低い負荷（ｌｏａｄ）の環境でもコンバータの電流制御応答特性（制御性能）を向上させることができる親環境車両用コンバータ制御装置及びその方法を提供することにその目的がある。
【０００６】
本発明の目的等は以上で言及した目的に制限されず、言及されない本発明の他の目的及び長所は下記の説明によって理解され得、本発明の実施形態によってより明らかに分かるようになる。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現され得ることが容易に分かる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明の装置は、親環境車両用コンバータ制御装置において、基準電流の入力を受ける基準電流入力器；コンバータの入力電流と、ランプ信号の勾配調節用ＤＣオフセットと、鋸歯状波とを重畳してランプ信号を生成するランプ信号生成器；及び基準電流入力器を介して入力された基準電流と、ランプ信号生成器によって生成されたランプ信号とを用いてＰＷＭ信号を生成する比較器を含む。
【０００８】
前記目的を達成するための本発明の方法は、親環境車両用コンバータ制御方法において、基準電流入力器が、基準電流の入力を受ける段階；ランプ信号生成器が、コンバータの入力電流と、ランプ信号の勾配調節用ＤＣオフセットと、鋸歯状波とを重畳してランプ信号を生成する段階；及び比較器が、基準電流入力器を介して入力された基準電流と、ランプ信号生成器によって生成されたランプ信号とを用いてＰＷＭ信号を生成する段階を含む。
【発明の効果】
【０００９】
前記のような本発明は、親環境車両のコンバータ制御用ＰＷＭ信号を生成するのに用いられるランプ信号の勾配を、基準デューティ以下（電流不連続モード）では急に調節（第１値に調節）し、基準デューティを超過（電流連続モード）すると、緩やかに調節（第２値に調節）することにより、低い負荷（ｌｏａｄ）の環境でもコンバータの電流制御応答特性（制御性能）を向上させることができる効果がある。
【００１０】
また、本発明は、デューティが小さい運転条件でＬＤＣの出力電圧のリップル値を、２．３５Ｖｐｐから５１２ｍＶｐｐに下げることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る親環境車両用コンバータ制御装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る親環境車両用コンバータ制御装置の一実施形態の回路図である。
【図３】本発明が適用されるＬＤＣの一例示図である。
【図４】本発明に係る親環境車両用コンバータ制御装置の動作結果を示す一例示図である。
【図５】本発明に係る親環境車両用コンバータ制御方法に対する一実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
前述した目的、特徴及び長所は、図面を参照して詳しく後述されている詳細な説明を介してより明確になるはずであり、それによって本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。また、本発明を説明するにおいて、本発明に係る公知技術に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかし得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。以下、図面を参照して本発明に係る好ましい実施形態を詳しく説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る親環境車両用コンバータ制御装置の一実施形態の構成を示す図であって、ＬＤＣを例に挙げて説明する。
【００１４】
図１に示すように、本発明に係る親環境車両用コンバータ制御装置は、基準電流入力器１０、ランプ信号生成器２０、及び比較器３０を含む。
【００１５】
前記各構成要素等に対して検討してみれば、先ず、基準電流入力器１０は、基準電流として電流指令（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）の入力を受ける。
【００１６】
次に、ランプ信号生成器２０は、入力電流と、ＤＣオフセットと、鋸歯状波（鋸歯信号）とを重畳してランプ信号（Ｒａｍｐ  Ｓｉｇｎａｌ）を生成する。
【００１７】
ここで、入力電流は、ＬＤＣに入力される電流であって、具体的にＬＤＣ  内変圧器の１次側に流れる電流を意味する。また、ＤＣオフセットは、ＰＷＭ信号のデューティが基準値以下になる区間、すなわち、ＬＤＣが電流不連続モードで動作する区間でランプ信号の勾配値を増加させる作用をする。また、鋸歯状波の勾配はＬＤＣの発散を防止するために、ＬＤＣ内部の出力インダクタ（図３でＩＬｏ）に流れる電流の勾配の０．５倍以上になるように設定する。  このとき、基準値は、ＬＤＣの入力電圧と出力電圧及びトランス巻線比（降圧比）によって決定される。
【００１８】
特に、ランプ信号生成器２０は、図４に示すように、ＰＷＭ信号のデューティが基準値以下になる区間（４３０）では第１値の勾配を有するランプ信号を生成し、ＰＷＭ信号のデューティが基準値を超過する区間（４４０）では第２値の勾配を有するランプ信号を生成する。このとき、第１値は、第２値より大きい値である。
【００１９】
次に、比較器３０はピーク電流比較器であって、基準電流入力器１０を介して入力された基準電流Ｉｃと、ランプ信号生成器２０によって生成されたランプ信号Ｉｓを用いてＰＷＭ信号を生成する。すなわち、比較器３０は、ランプ信号生成器２０によって生成されたランプ信号が基準電流入力器１０を介して入力された基準電流を超過すれば１、超過しなければ０と判断してＰＷＭ信号を生成する。
【００２０】
前記各構成要素等は、制御器（図示せず）によって制御され得、このとき制御器は、前記各構成要素等が本来の機能を正常に行うことができるように全般的な制御を行う。
【００２１】
以下、図２を参照して、ランプ信号生成器２０の構造に対して詳しく検討してみる。
【００２２】
図２は、本発明に係る親環境車両用コンバータ制御装置の一実施形態の回路図である。
【００２３】
図２に示すように、本発明に係るランプ信号生成器２０は、入力電流２１と、鋸歯状波２２と、ＤＣオフセット２３とを重畳してランプ信号を生成する。このとき、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びキャパシタＣ２は、ランプ信号勾配のゲインを調節する役割を行う。
【００２４】
図３は、本発明が適用されるＬＤＣの一例示図である。
【００２５】
図３に示すように、本発明が適用されるＬＤＣは、コンバータ制御装置１００による電流制御と、電圧制御器２００による電圧制御を共に行う。
【００２６】
コンバータ制御装置１００は、基準電流入力器１０を介して入力された基準電流Ｉｃと、ランプ信号生成器２０によって生成されたランプ信号Ｉｓを用いてＰＷＭ信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号のデューティを決定する。
【００２７】
ＬＤＣの入力電圧が高く、出力電圧（要求電圧）が低く、かつ負荷が低い運転条件によって最小デューティを出力するようになると、電流が低いため、電流不連続モードに進入するようになる。電流不連続モードは、電流連続モードに比べて応答性が顕著に落ち、電流指令がランプ信号の最低レベル以下に落ちてから再びランプ信号に会ってデューティを出力するバーストモードに進入すると、応答性能はさらに遅くなる。このとき、ランプ信号の勾配は、電流制御応答性能を決定する因子として、Ｌｏ３００に流れる電流勾配の０．５倍以上になればこそ制御信号が発散をしない。
【００２８】
従来には、発散を防ぐためにランプ信号の勾配を決定したとすれば、本発明では極低負荷での制御性能を改善するために、ランプ信号の勾配を一定のデューティ以下の区間と以上の区間に二元化する。したがって、本発明は、デューティ別の応答性を異に調節して、区間別の応答性能を合わせることができる。
【００２９】
例えば、電流指令Ｉｃが電圧レベルとして１．０Ｖ（Ｆｕｌｌ  ｓｃａｌｅ：４．５Ｖ）である低いデューティ区間で制御不安定が発生したとすれば、ランプ信号にＤＣオフセットを追加して同一のデューティに対する電流指令Ｉｃの上向き効果を誘発することにより、Ｉｃ＝１．０Ｖの不安定な運転区間を使用しないことが可能である。
【００３０】
また、低いデューティ区間でランプ信号の勾配を上向きにさせると、電流指令Ｉｃ１．０Ｖと比較されて出力されるデューティ変動量が減少し、制御安全性を確保することができる。ランプ信号の勾配は、図２に示すように抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６の組み合わせとＣ２によって決定される。スイッチング周波数の周期でキャパシタＣ２の充放電が行われながら、キャパシタの容量に応じて勾配は変更され、低いデューティ区間では急に設定し、一定のデューティ以上では緩やかに設定して、電流制御応答性能を決定するのが好ましい。
【００３１】
図４は、本発明に係る親環境車両用コンバータ制御装置の動作結果を示す一例示図である。
【００３２】
図４において、「４１０」は基準電流Ｉｃを示し、「４２０」はランプ信号の電流最大値を示し、「４３０」はＰＷＭ信号のデューティが基準値以下になる区間を示し、「４４０」はＰＷＭ信号のデューティが基準値を超過する区間を示す。
【００３３】
これを介して、「４４０」区間でのランプ信号の勾配に比べて、「４３０」区間でのランプ信号の勾配がさらに急であることが分かる。
【００３４】
これにより、電流指令Ｉｃが微細に変動する際に、「４３０」区間でのデューティ変動幅が「４４０」区間でのデューティ変動幅より小さい。したがって、最終的に出力電圧の変動量が小さくなり、制御が安定的である。
【００３５】
図５は、本発明に係る親環境車両用コンバータ制御方法に対する一実施形態のフローチャートである。
【００３６】
先ず、基準電流入力器１０が、基準電流の入力を受ける（５０１）。
【００３７】
また、ランプ信号生成器１０が、コンバータの入力電流と、ランプ信号の勾配調節用ＤＣオフセットと、鋸歯状波とを重畳してランプ信号を生成する（５０２）。このとき、ランプ信号生成器１０は、ＰＷＭ信号のデューティが基準値以下になる区間では第１値の勾配を有するランプ信号を生成し、ＰＷＭ信号のデューティが基準値を超過する区間では第２値の勾配を有するランプ信号を生成する。
【００３８】
それ以後、比較器３０が、基準電流入力器を介して入力された基準電流と、ランプ信号生成器によって生成されたランプ信号とを用いてＰＷＭ信号を生成する（５０３）。
【００３９】
一方、前述したような本発明の方法は、コンピュータプログラムで作成が可能である。また、前記プログラムを構成するコード及びコードセグメントは、当該分野のコンピュータプログラマーによって容易に推論され得る。また、前記作成されたプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（情報格納媒体）に格納され、コンピュータによって判読されて実行されることにより、本発明の方法を具現する。また、前記記録媒体は、コンピュータが判読可能な全ての形態の記録媒体を含む。
【００４０】
以上で説明した本発明は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者において、本発明の技術的思想を外れない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能なので、前述した実施形態及び図面によって限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４１】
１０：基準電流入力器
２０：ランプ信号生成器
３０：比較器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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