JP2011091909A - Bidirectional dc-dc converter device and vehicle control system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、双方向DCDCコンバータ装置に関し、特に、電力変換のための回路構成とそのためのスイッチング制御法に関するものである。さらに、本発明は双方向DCDCコンバータ装置を用いた車両制御システムに関する。 The present invention relates to a bidirectional DCDC converter device, and more particularly to a circuit configuration for power conversion and a switching control method therefor. Furthermore, the present invention relates to a vehicle control system using a bidirectional DCDC converter device.
従来、ハイブリッド自動車における駆動方式として、走行用モータ/ジェネレータと発電用ジェネレータをそれぞれ搭載した方式が開発され、実用化されている。この方式では、走行用モータ/ジェネレータに電力を供給するインバータの入力側である直流ラインと発電用ジェネレータからの出力を回生するコンバータの出力側である直流ラインは共通化されているため、発電用ジェネレータで回生された電力を、直流ラインを介して直接走行用モータ/ジェネレータに供給できる構成となっていた(例えば構成としては、特許文献1)。また、同文献によると、2つのモータを駆動するために、2つのインバータの直流ラインのDC電圧値を、任意の設定値になるように双方向昇圧コンバータ、および双方向昇降圧コンバータを直流電源であるバッテリと上記直流ラインの間に介挿する構成となっていた。 Conventionally, as a driving system in a hybrid vehicle, a system in which a traveling motor / generator and a power generator are mounted has been developed and put into practical use. In this method, the DC line that is the input side of the inverter that supplies power to the motor / generator for traveling and the DC line that is the output side of the converter that regenerates the output from the generator for power generation are shared. The power regenerated by the generator can be directly supplied to the traveling motor / generator via a DC line (for example, Patent Document 1). According to the document, in order to drive the two motors, the DC voltage value of the DC line of the two inverters is set to an arbitrary set value so that the bidirectional boost converter and the bidirectional buck-boost converter are connected to the DC power source. The battery is configured to be inserted between the battery and the DC line.
特許文献1の技術は、2つのインバータの直流ラインを共通とすることで、DC電圧値の設定値を、バッテリ電圧を下限とした2つのモータ電圧の最大値に設定する必要がある。その際、低電圧側のモータに流れる電流波形にインバータのスイッチングに起因するリプルが大きく重畳されるため、効率が著しく低下するといった課題があった。さらに、DC電圧可変システムとして、双方向昇圧コンバータ、および双方向昇降圧コンバータの構成に関しての記載はあるが、回生モードを含めた電力フローに関しての具体的な制御方法についての明確な説明はなく、力行モードと回生モードの連続的な遷移には従来制御方法を用いることが想定できるが、本発明で提案する回路方式において、従来制御は利用できないといった課題があった。
The technique of
上記問題に鑑み、本発明は、主にジェネレータとして用いるコンバータの出力側のDC電圧を常に最適なDC電圧値に設定するために、本発明で提案する双方向DCDCコンバータを設けることで、効率の低下を低減でき、さらに、最適なDC電圧値に設定することで、位置センサレスなどの制御性能も向上し、安定性、信頼性の高い双方向DCDCコンバータ装置、及びそれを用いた車両制御システムを低コストで提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a bidirectional DCDC converter proposed in the present invention in order to always set the DC voltage on the output side of a converter mainly used as a generator to an optimal DC voltage value, thereby improving efficiency. By setting the optimal DC voltage value, it is possible to improve the control performance such as position sensorless, and to provide a stable and reliable bidirectional DCDC converter device and a vehicle control system using the same. It aims to provide at low cost.
本発明のDCDCコンバータ装置は、一次側に接続された上アームのスイッチング素子と、前記一次側の上アームのスイッチング素子とカソード側に直列接続される下アームのダイオードと、二次側に接続された上アームのスイッチング素子と、前記二次側の上アームのスイッチング素子とカソード側に直列接続される下アームのダイオードと、一次側のスイッチング素子とダイオードの中点と二次側のスイッチング素子とダイオードの中点とを結合する結合リアクトルと一次側の高電位側の電圧情報を取得する一次側電圧検出器と、二次側の高電位側の電圧情報を取得する二次側電圧検出器と、前記一次側電圧検出器と前記二次側電圧検出器によって取得された電圧情報により、前記一次側の上アームのスイッチング素子及び前記二次側の上アームのスイッチング素子により電力変換動作を制御する制御部と、を有する。 The DCDC converter device of the present invention is connected to the secondary side, the switching element of the upper arm connected to the primary side, the switching element of the upper arm of the primary side and the diode of the lower arm connected in series to the cathode side. A switching element of the upper arm, a switching element of the upper arm of the secondary side and a diode of the lower arm connected in series to the cathode side, a switching element of the primary side, a midpoint of the diode, and a switching element of the secondary side, A coupling reactor that couples the midpoint of the diode, a primary voltage detector that acquires voltage information on the primary high potential side, and a secondary voltage detector that acquires voltage information on the secondary high potential side; The voltage information acquired by the primary side voltage detector and the secondary side voltage detector, the switching element of the upper arm of the primary side and the secondary side And a control unit for controlling the power converting operation by the switching element of the arm.
本発明によれば、安定性、信頼性の高いDCDCコンバータ装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a DCDC converter device having high stability and reliability.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本実施形態にかかる双方向DCDCコンバータを含む発電機の制御装置の構成図である。図1に示すように、双方向DCDCコンバータを含む発電機の制御装置100は、バッテリ3、2個の電圧センサ4a,4b、平滑コンデンサ5a,5b、双方向DCDCコンバータ1、発電機用コンバータ2、2個の電流センサ12a,12b、発電機13、2個のゲートドライバ14a,14bおよび制御部15を備え、回生時には、発電機用コンバータ2によって発電機13の動力を電気的に回収した電力を、双方向DCDCコンバータ1により降圧制御した後、バッテリ3に充電できる構成となっている。逆に力行時には、バッテリ3から供給される電力を、双方向DCDCコンバータ1により降圧制御した後、発電機用コンバータ2により発電機3に給電できる構成となっている。双方向DCDCコンバータ1と発電機用コンバータ2では、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のような半導体スイッチング素子を用いた回路でありうる。制御部15は、DSP(Distal Signal Processor)またはマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供されうる。DSPまたはマイクロコンピュータは、コア、メモリ、A/D変換回路および通信ポートのような周辺装置を含んでいてもよい。もちろん、上述した制御部15の一部が論理回路によって構成されていてもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a generator control device including a bidirectional DCDC converter according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a
次に、双方向DCDCコンバータ1の構成について詳しく説明する。バッテリ3に接続される一次側において、正極側にスイッチング素子6aのコレクタを接続し、エミッタと負極側に接続されたダイオード8aのカソードが接続された構成となっている。さらに、スイッチング素子6aにはエミッタ側からコレクタ側に電流を流す還流ダイオード7aが配置される。また、発電機用コンバータ2に接続される二次側についても同様の構成であり、直流高圧ラインにスイッチング素子6bのコレクタを接続し、エミッタと低圧側に接続されたダイオード8bのカソードが接続された構成となっている。さらに、スイッチング素子6bにはエミッタ側からコレクタ側に電流を流す還流ダイオード7bが配置される。リアクトル9は一次側のスイッチング素子6aとダイオード8aの中間点であるノードN1と、同様に構成された二次側のスイッチング素子6bとダイオード8bの中間点であるノードN2との間に接続している。
Next, the configuration of the
発電機用コンバータ2は、スイッチング素子10a,10b,10c,10d,10e,10fおよび還流ダイオード11a,11b,11c,11d,11e,11fが対になった変換回路からなる。発電機13によって発電された電力は、スイッチング素子10a〜10fと還流ダイオード11a〜11fを介して、双方向DCDCコンバータ1の二次側である直流高圧ラインへ回生される。また、発電機3に流れるU相、W相の電流値は電流センサ12a、12bによって検出され、これらの検出値が制御部15に供給される。
The
平滑コンデンサ5aは、バッテリ3と双方向DCDCコンバータ1の一次側と並列に接続され、双方向DCDCコンバータ1から発生するスイッチングなどによる電圧変動を抑制するために配置される。さらに、電圧センサ4aは、平滑コンデンサ5aの両端に設けられ、バッテリ3と双方向DCDCコンバータ1間の正極側の電圧VBを取得することができ、その電圧情報を制御部15へ出力する。同様に、平滑コンデンサ5bは、双方向DCDCコンバータ1の二次側と発電機用コンバータ2と並列に接続され、双方向DCDCコンバータ1や発電機用コンバータ2から発生するスイッチングなどによる電圧変動を抑制するために配置される。さらに、電圧センサ4bは、平滑コンデンサ5bの両端に設けられ、双方向DCDCコンバータ1と発電機用コンバータ2間の直流高圧ラインの電圧V2を取得することができ、その電圧情報を制御部15に供給される。
The smoothing capacitor 5 a is connected in parallel with the primary side of the
制御部15は、電圧センサ4a、4bにより得られた電圧情報を、下記に示す、DCDCコンバータの制御方法により、スイッチング素子6a、6bのデューティ比を決定し、スイッチングパターンを作成する。作成されたスイッチングパターン信号は、ゲート駆動回路14aによってスイッチング素子6a、6bを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換され、これらのドライブ信号にしたがって各スイッチング素子6a、6bが動作する。また、電流センサ12a、12bによって得られた電流情報と、電圧センサ4bにより得られた電圧情報により、発電機電圧と発電機電流が最適な状態(例えば最高効率運転)になるようにスイッチング素子10a〜10fのデューティ比を決定し、スイッチングパターンを作成する。作成されたスイッチングパターン信号は、ゲート駆動回路14bによってスイッチング素子10a〜10fを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換され、これらのドライブ信号にしたがって各スイッチング素子10a〜10fが動作する。
The
バッテリ3は、直流電源であり、電力を充放電することができる二次電池である。一例としては、ニッケル水素やリチウムイオン等が考えられる。また、バッテリ3は、二次電池に限定するものではなく、充放電が可能な蓄電装置であってもよく、一例としては、大容量キャパシタであってもよい。
The
発電機13は、例えば、永久磁石同期発電機である。本実施形態では、特に、埋込磁石同期発電機(IPMSG:Interior Permanent Magnet Synchronous Generator)を想定している。埋込磁石同期モータは、d軸インダクタンスLdとq軸インダクタンスLqとが相違する突極性(一般には、Lq>Ldの逆突極性)を有し、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できるので、極めて高い発電効率を達成できる。
The
ここで、本発明において重要な双方向DCDCコンバータ1におけるパワーフローと制御方法について詳しく説明する。図1に示したような双方向DCDCコンバータ1を用いた制御装置では、4つの制御モードを用いることを特徴とするため、これらの制御方法を分けて説明する。
Here, the power flow and control method in the
(モード1:力行降圧モード:VB>V2、0<α1<1)
図2に本モードにおける電流の流れを矢印で表す。バッテリ3が接続された一次側から発電機用コンバータ2が接続された二次側に電力を供給し、発電機13を電動機として動作させる。このとき、出力側である直流高圧ラインに供給する電圧V2はバッテリ電圧VBよりも低くなるように制御する。スイッチング素子6aを図3のように所定のスイッチング周期Tにおいて所定のデューティファクタα1でオンオフを繰り返すとき、二次側の出力電圧V2は以下の式により得ることができる。
(Mode 1: Powering step-down mode: VB> V2, 0 <α1 <1)
FIG. 2 shows the current flow in this mode by arrows. Electric power is supplied from the primary side to which the
V2=α1×VB
ここで、α1=ton/T (ton<T)
スイッチング素子6aがオン期間では、リアクトル9は電圧を吸収し、バッテリ3からスイッチング素子6a、リアクトル9、還流ダイオード7bの順に電流が流れ、i3=i1となる。スイッチング素子6aがオフ期間では、リアクトル9はスイッチオン期間で吸収した電圧を、ダイオード8a、リアクトル9、還流ダイオード7bの順に循環電流を流すために放出し、i3=i2となる。
V2 = α1 × VB
Here, α1 = ton / T (ton <T)
When switching element 6a is on,
したがって、上記に記載した動作を繰り返すことで、バッテリ電圧VBより小さい(降圧された)電圧範囲に直流高圧ラインの電圧V2を得ることができる。 Therefore, by repeating the operation described above, it is possible to obtain the voltage V2 of the DC high-voltage line in a voltage range smaller (bucked down) than the battery voltage VB.
また、本モードでは、スイッチング素子6bにIGBTを用いているため、オン信号は与えず、デューティはゼロとしている。つまり、二次側の電流はすべて還流ダイオード7bを通過することで二次側に電力が供給されている。しかし、スイッチング素子6bに双方向に対応した半導体スイッチング素子を用い、還流ダイオード7bで発生する損失より半導体スイッチング素子で発生する損失が少なくなる場合、スイッチング素子6bに電流が流れるようにオン信号を与えてもよい。 In this mode, since the IGBT is used for the switching element 6b, no ON signal is given and the duty is zero. That is, all of the secondary current passes through the freewheeling diode 7b, so that power is supplied to the secondary side. However, when a bidirectional semiconductor switching element is used as the switching element 6b and the loss generated in the semiconductor switching element is smaller than the loss generated in the freewheeling diode 7b, an ON signal is given so that a current flows through the switching element 6b. May be.
(モード2:回生降圧モード:VB<V2、0<α2<1)
図4に本モードにおける電流の流れを矢印で表す。発電機用コンバータ2が接続された二次側からバッテリ3が接続された一次側に電力を供給し、発電機3を発電機として動作させる。このとき、出力側であるバッテリ電圧VBは直流高圧ラインに供給される電圧V2よりも低くなる。スイッチング素子6bを図5のように所定のスイッチング周期Tにおいて所定のデューティファクタα2でオンオフを繰り返すとき、二次側の出力電圧VBは以下の式により得ることができる。
(Mode 2: Regenerative step-down mode: VB <V2, 0 <α2 <1)
FIG. 4 shows the current flow in this mode by arrows. Electric power is supplied from the secondary side to which the
VB=α2×V2
ここで、α2=ton/T (ton<T)
スイッチング素子6bがオン期間では、リアクトル9は電圧を吸収し、直流高圧ラインからスイッチング素子6b、リアクトル9、還流ダイオード7a、バッテリ3の順に電流が流れ、i1=i3となる。スイッチング素子6bがオフ期間では、リアクトル9はスイッチオン期間で吸収した電圧を、ダイオード8b、リアクトル9、還流ダイオード7aの順に循環電流を流すために放出し、i1=i4となる。
VB = α2 × V2
Here, α2 = ton / T (ton <T)
When the switching element 6b is on, the
したがって、上記に記載した動作を繰り返すことで、直流高圧ラインV2より小さい(降圧された)電圧範囲にバッテリ電圧VBを得ることができる。 Therefore, the battery voltage VB can be obtained in a voltage range smaller (stepped down) than the DC high voltage line V2 by repeating the operation described above.
また、本モードでは、スイッチング素子6aにIGBTを用いているため、オン信号は与えず、デューティはゼロとしている。つまり、二次側の電流はすべて還流ダイオード7aを通過することで一次側に電力が供給されている。しかし、スイッチング素子6aに双方向に対応した半導体スイッチング素子を用い、還流ダイオード7aで発生する損失より半導体スイッチング素子で発生する損失が少なくなる場合、スイッチング素子6aに電流が流れるようにオン信号を与えてもよい。 In this mode, since the IGBT is used for the switching element 6a, the ON signal is not given and the duty is zero. That is, all of the secondary current passes through the freewheeling diode 7a, so that power is supplied to the primary side. However, when a bidirectional semiconductor switching element is used as the switching element 6a and the loss generated in the semiconductor switching element is smaller than the loss generated in the freewheeling diode 7a, an ON signal is given so that a current flows through the switching element 6a. May be.
次に、本発明で最も重要であるモード1⇔モード2の切り替え方法についてここでは、モード1⇒モード2に切り替わる際の詳細な説明を行う。前述したように、モード1は一次側から二次側への力行動作とし、モード2は二次側から一次側への回生動作としているため、モードの切り替えは電力フローの向きの切り替えと同義である。
Next, the
(モード3:モード1→3への切り替え方法)
力行降圧動作であるモード1から回生降圧動作であるモード2に切り替える場合、スイッチング素子6aのデューティα1、スイッチング素子6bのデューティα2を1に設定する。
(Mode 3:
When switching from
まず、発電機13が電動動作を行う場合、双方向DCDCコンバータ1は力行動作として動作する。その際、電流は一次側から二次側へ流れるため、スイッチング素子6aの電圧降下VCE1と還流ダイオード7bの電圧降下Vd2により、平均的に以下の関係が成り立つ。
First, when the
VB=V2+ΔV1
ここで、ΔV1=VCE1+Vd2
つまり、力行動作を行う場合、バッテリ電圧VBは直流高圧ラインの電圧V2よりも大きく以下の関係となる。
VB = V2 + ΔV1
Here, ΔV1 = VCE1 + Vd2
That is, when performing the power running operation, the battery voltage VB is larger than the voltage V2 of the DC high voltage line and has the following relationship.
VB>V2
本モードはモード3として分類しているが、モード1においてV2の指令値V2*が以下のように設定された場合と、同義である。
VB> V2
Although this mode is classified as
V2*≧VB―ΔV1
ただし、スイッチング素子6bのデューティは1のみに設定する必要がある。
V2 * ≧ VB−ΔV1
However, the duty of the switching element 6b needs to be set to only 1.
(モード4:モード3→4への切り替え方法)
次に、発電機13が電動動作から発電動作を始めると、双方向DCDCコンバータ1は力行動作から回生動作に切り替わる。その際、電流は二次側から一次側へ流れるため、スイッチング素子6bの電圧降下VCE2と還流ダイオード7aの電圧降下Vd1により、平均的に以下の関係が成り立つ。
(Mode 4: switching from
Next, when the
V2=VB+ΔV2
ただし、ΔV2=VCE2+Vd1
つまり、スイッチング素子6aのデューティα1、スイッチング素子6bのデューティα2を1に設定し、回生動作を行う場合、直流高圧ラインの電圧V2はバッテリ電圧VBよりも大きく以下の関係となる。
V2 = VB + ΔV2
However, ΔV2 = VCE2 + Vd1
That is, when the duty α1 of the switching element 6a and the duty α2 of the switching element 6b are set to 1 and the regenerative operation is performed, the voltage V2 of the DC high-voltage line is larger than the battery voltage VB and has the following relationship.
V2>VB
本モードはモード4として分類しているが、モード2においてV2の指令値V2*が以下のように設定された場合と、同義である。
V2> VB
Although this mode is classified as mode 4, it is synonymous with the case where the command value V2 * of V2 is set as follows in
V2*≧VB―ΔV1
ただし、スイッチング素子6aのデューティは1のみに設定する必要がある。
V2 * ≧ VB−ΔV1
However, the duty of the switching element 6a needs to be set to only 1.
つまり、モード切替え時に、バッテリ電圧VBと直流高圧ラインの電圧V2を検出することで、電流の向きを推定することができるため、力行と回生の切り替えタイミングが容易に検出できる。 That is, since the direction of the current can be estimated by detecting the battery voltage VB and the voltage V2 of the DC high voltage line at the time of mode switching, the switching timing between power running and regeneration can be easily detected.
上述した検出方法はモード3からモード4への切り替え方法であるが、モード4からモード3への切り替え方法も同様にバッテリ電圧VBと直流高圧ラインの電圧V2を比較することで判定するため、説明は省略する。
Although the detection method described above is a switching method from
本発明は力行と回生の切り替え時にスイッチング素子6aのデューティα1、スイッチング素子6bのデューティα2を1に設定することが特徴であり、電流の向きを検出する方法は上記方法だけとは限らなく、電流センサなどを用いてもよい。 The present invention is characterized in that the duty α1 of the switching element 6a and the duty α2 of the switching element 6b are set to 1 at the time of switching between power running and regeneration, and the method for detecting the direction of the current is not limited to the above method. A sensor or the like may be used.
次に、DCDCコンバータ1の動作について説明する。図6は、発電制御システム100の直流高圧ラインの電圧V2を求めるためのアプリケーションとしてのDCDCコンバータ1が行う処理の流れを示すフローチャートである。まず、力行動作から回生動作への起動シーケンスについて説明する。
Next, the operation of the
図6に示す処理を開始すると、発電機3は規定の回転数以下で駆動しているため、電動機として力行動作を行い(モード1)、DCDCコンバータ1において、スイッチング素子6bのデューティα2を変化させることで、直流高圧ラインの電圧V2を任意の電圧に制御する(S101)。ここでは、発電機3の回転数に依存するように直流高圧ラインの電圧V2の指令値V2*を与える。
When the processing shown in FIG. 6 is started, since the
発電機3が力行動作のまま徐々に回転数を上げ、規定の回転数に到達するとDCDCコンバータはモード3として動作し、スイッチング素子6aのデューティα1、スイッチング素子6bのデューティα2を1に設定する。このとき、電圧センサV4aにより検出されたバッテリ電圧VB、V4bにより検出された直流高圧ラインの電圧V2を比較するとVB>V2の関係が成立する(S102)。
The
その状態において、発電機3に直結された負荷に負のトルクを発生させることで力行動作から発電動作に移行する。前ステップと同様に、スイッチング素子6aのデューティα1、スイッチング素子6bのデューティα2を1に設定し、バッテリ電圧VBと直流高圧ラインの電圧V2を比較すると、V2>VBの関係が成立しモード4として動作する(S103)ため、モード3からモード4へ移行したと認識する。
In this state, a negative torque is generated in the load directly connected to the
次に、発電機3の回転数を上昇させるのと同時に、回転数に依存するようにスイッチング素子6bのデューティを変化させることで、直流高圧ラインの電圧V2を任意の電圧に制御することができる(S104)。つまり、DCDCコンバータ1はモード2として動作させる。当ステップによって、発電機3は定格運転ポイントで駆動することができ、高速領域において発電機電圧が不足する場合においても、良好に駆動できる。
Next, the voltage V2 of the DC high-voltage line can be controlled to an arbitrary voltage by increasing the rotational speed of the
発電動作から電動動作への停止シーケンスについては、図6に示したように上記フローと逆の動作をすればよい(図7)。 As for the stop sequence from the power generation operation to the electric operation, as shown in FIG. 6, an operation opposite to the above-described flow may be performed (FIG. 7).
以上、本実施形態についての詳細な説明から明らかなように、本発明は次の効果を奏する。本発明によれば、DCDCコンバータ1のスイッチング素子6aのデューティα1、スイッチング素子6bのデューティα2を1に設定することによって、力行/回生の切り替えが可能となり、発電機3を駆動する発電機用コンバータ2において位置センサレスなどの制御性能も向上し、安定性、信頼性が高く低コストなシステムを構築することが可能である。
As is apparent from the detailed description of the present embodiment, the present invention has the following effects. According to the present invention, by setting the duty α1 of the switching element 6a and the duty α2 of the switching element 6b of the
本発明は、力行回生動作をおこなう双方向DCDCコンバータ装置にも採用しうる。また、本発明の適用対象は特に限定されないが、ハイブリッド車両制御システムに本発明が有用である。 The present invention can also be adopted in a bidirectional DCDC converter device that performs a power running regeneration operation. Moreover, although the application object of this invention is not specifically limited, this invention is useful for a hybrid vehicle control system.
1 双方向DCDCコンバータ
2 発電機用コンバータ
3 バッテリ
4a,4b 電圧センサ
5a,5b 平滑コンデンサ
6a,6b スイッチング素子
7a,7b 還流ダイオード
8a,8b ダイオード
9 リアクトル
10a〜10f スイッチング素子
11a〜11f 還流ダイオード
12a,12b 電流センサ
13 永久磁石同期発電機
14a,14b ゲートトライバ
15 制御部
21 走行モータ用電力変換器
100 発電制御システム
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記一次側の上アームのスイッチング素子とカソード側に直列接続される下アームのダイオードと、
二次側に接続された上アームのスイッチング素子と、
前記二次側の上アームのスイッチング素子とカソード側に直列接続される下アームのダイオードと、
一次側のスイッチング素子とダイオードの中点と二次側のスイッチング素子とダイオードの中点とを結合する結合リアクトルと
一次側の高電位側の電圧情報を取得する一次側電圧検出器と、
二次側の高電位側の電圧情報を取得する二次側電圧検出器と、
前記一次側電圧検出器と前記二次側電圧検出器によって取得された電圧情報により、前記一次側の上アームのスイッチング素子及び前記二次側の上アームのスイッチング素子により電力変換動作を制御する制御部と、
を有する双方向DCDCコンバータ装置。 A switching element of the upper arm connected to the primary side;
A switching element of the upper arm on the primary side and a diode of the lower arm connected in series to the cathode side;
A switching element of the upper arm connected to the secondary side;
A switching element of the upper arm of the secondary side and a diode of the lower arm connected in series to the cathode side;
A coupling reactor that couples the switching point on the primary side and the midpoint of the diode, the switching element on the secondary side and the midpoint of the diode, and a primary side voltage detector that acquires voltage information on the high potential side of the primary side;
A secondary side voltage detector for acquiring voltage information on the secondary side high potential side;
Control for controlling power conversion operation by the switching element of the upper arm of the primary side and the switching element of the upper arm of the secondary side according to voltage information acquired by the primary side voltage detector and the secondary side voltage detector And
A bi-directional DCDC converter device.
一次側電圧値より二次側電圧値が任意の設定値以上大きい場合、一次側から二次側に直流電力または電流が流れると判別し、
二次側電圧値より一次側電圧値が任意の設定値以上大きい場合、二次側から一次側に直流電力または電流が流れると判別する、請求項4に記載の双方向DCDCコンバータ装置。 The control unit compares the voltage information obtained by the primary side voltage detector with the voltage information obtained by the secondary side voltage detector to determine DC power or current direction,
When the secondary side voltage value is larger than the primary side voltage value by more than the set value, it is determined that DC power or current flows from the primary side to the secondary side,
The bidirectional DCDC converter apparatus according to claim 4, wherein when the primary side voltage value is larger than the secondary side voltage value by an arbitrary set value or more, it is determined that DC power or current flows from the secondary side to the primary side.
前記車両走行用モータに電力を供給する電動機駆動用インバータと、
前記駆動用インバータに接続され電力を充放電することができる電力貯蔵システムと、
前記電力貯蔵システムを一次側として接続され直流電圧を変換する双方向DCDCコンバータ装置と、
タービンの出力軸に直結または結合された電動発電機と、
前記双方向DCDCコンバータ装置の二次側と前記電動発電機の間に介挿され発電機電力を回生する発電機駆動用コンバータと、を備え、
前記双方向DCDCコンバータ装置は、
一次側に接続された上アームのスイッチング素子と、
前記一次側の上アームのスイッチング素子とカソード側に直列接続される下アームのダイオードと、
二次側に接続された上アームのスイッチング素子と、
前記二次側の上アームのスイッチング素子とカソード側に直列接続される下アームのダイオードと、
一次側のスイッチング素子とダイオードの中点と二次側のスイッチング素子とダイオードの中点とを結合する結合リアクトルと
一次側の高電位側の電圧情報を取得する一次側電圧検出器と、
二次側の高電位側の電圧情報を取得する二次側電圧検出器と、
前記一次側電圧検出器と前記二次側電圧検出器によって取得された電圧情報により、前記一次側の上アームのスイッチング素子及び前記二次側の上アームのスイッチング素子により電力変換動作を制御する制御部と、
を有する双方向DCDCコンバータ装置。 A vehicle driving motor;
An electric motor drive inverter for supplying electric power to the vehicle driving motor;
A power storage system connected to the drive inverter and capable of charging and discharging power;
A bi-directional DCDC converter device that is connected to the power storage system as a primary side and converts a DC voltage;
A motor generator directly or coupled to the output shaft of the turbine;
A generator driving converter interposed between the secondary side of the bidirectional DCDC converter device and the motor generator to regenerate generator power,
The bidirectional DC / DC converter device comprises:
A switching element of the upper arm connected to the primary side;
A switching element of the upper arm on the primary side and a diode of the lower arm connected in series to the cathode side;
A switching element of the upper arm connected to the secondary side;
A switching element of the upper arm of the secondary side and a diode of the lower arm connected in series to the cathode side;
A coupling reactor that couples the switching point on the primary side and the midpoint of the diode, the switching element on the secondary side and the midpoint of the diode, and a primary side voltage detector that acquires voltage information on the high potential side of the primary side;
A secondary side voltage detector for acquiring voltage information on the secondary side high potential side;
Control for controlling power conversion operation by the switching element of the upper arm of the primary side and the switching element of the upper arm of the secondary side according to voltage information acquired by the primary side voltage detector and the secondary side voltage detector And
A bi-directional DCDC converter device.
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JP2009242005A JP2011091909A (en) | 2009-10-21 | 2009-10-21 | Bidirectional dc-dc converter device and vehicle control system using the same |
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2009
- 2009-10-21 JP JP2009242005A patent/JP2011091909A/en active Pending
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