JP5262732B2 - Resonant buck-boost converter controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、共振型昇降圧コンバータ、及び共振型昇降圧コンバータを構成するスイッチング素子を制御する制御手段、を有する共振型昇降圧コンバータ制御装置に関する。 The present invention relates to a resonance type buck-boost converter control device having a resonance type buck-boost converter and control means for controlling switching elements constituting the resonance type buck-boost converter.
従来から、第1のハイサイド側スイッチング素子及び第1のローサイド側スイッチング素子を含む第1のスイッチング素子対と、第1のスイッチング素子対に接続されたコンデンサ及びリアクトルを含む共振回路と、コンデンサに蓄積された電荷を放電する第2のハイサイド側スイッチング素子及び第2のローサイド側スイッチング素子を含む第2のスイッチング素子対とを有する共振型昇降圧コンバータが知られている。 Conventionally, a first switching element pair including a first high-side switching element and a first low-side switching element, a resonance circuit including a capacitor and a reactor connected to the first switching element pair, and a capacitor A resonant buck-boost converter having a second switching element pair including a second high-side switching element and a second low-side switching element that discharges accumulated charges is known.
このような、共振型昇降圧コンバータでは、各スイッチング素子が動作中であるか否かを判定することなく、全てのスイッチング素子の動作を停止する場合がある。 In such a resonant buck-boost converter, the operation of all the switching elements may be stopped without determining whether or not each switching element is operating.
しかしながら、各スイッチング素子が動作中であるか否かを判定することなく、全てのスイッチング素子の動作を停止すると、停止するタイミングによってはスイッチング素子に耐圧を超える高電圧が印加される場合があり、スイッチング素子が破壊に至るという問題があった。 However, if the operation of all the switching elements is stopped without determining whether or not each switching element is in operation, a high voltage exceeding the withstand voltage may be applied to the switching elements depending on the timing of stopping, There was a problem that the switching element was destroyed.
上記の点に鑑みて、各スイッチング素子を確実に保護することが可能な共振型昇降圧コンバータ制御装置を提供することを課題とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a resonant buck-boost converter control device capable of reliably protecting each switching element.
本共振型昇降圧コンバータ制御装置は、第1のスイッチング素子対と、前記第1のスイッチング素子対に接続されたコンデンサ及びリアクトルを含む共振回路と、前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する第2のスイッチング素子対と、を有する共振型昇降圧コンバータと、前記共振型昇降圧コンバータの前記第1のスイッチング素子対及び前記第2のスイッチング素子対を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第2のスイッチング素子対が動作中であるか否かを判定する判定部と、前記第1のスイッチング素子対及び前記第2のスイッチング素子対に供給する制御信号を生成する制御信号生成部と、を含んで構成され、前記制御信号生成部は、前記判定部が「前記第2のスイッチング素子対が動作中である」と判定した場合には、前記第1のスイッチング素子対及び前記第2のスイッチング素子対の全ての動作を停止する制御信号を生成しないことを要件とする。 The resonance type buck-boost converter control device includes a first switching element pair, a resonance circuit including a capacitor and a reactor connected to the first switching element pair, and a second discharging electric charge accumulated in the capacitor. And a control means for controlling the first switching element pair and the second switching element pair of the resonant buck-boost converter, and the control A means for determining whether or not the second switching element pair is in operation, and a control signal for generating a control signal to be supplied to the first switching element pair and the second switching element pair And the control signal generator is configured such that the determination unit determines that the second switching element pair is in operation. The, the first switching element pairs and the second requirement not to generate a control signal for stopping all operation of the switching element pairs.
本発明によれば、各スイッチング素子を確実に保護することが可能な共振型昇降圧コンバータ制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resonance type | mold buck-boost converter control apparatus which can protect each switching element reliably can be provided.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る共振型昇降圧コンバータ制御装置を例示する回路図である。図1を参照するに、共振型昇降圧コンバータ制御装置1は、共振型昇降圧コンバータ10と、制御手段20とを有する。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a resonant buck-boost converter control device according to this embodiment. Referring to FIG. 1, a resonant buck-boost
共振型昇降圧コンバータ10は、スイッチング素子Q1と、スイッチング素子Q2と、スイッチング素子Q3と、スイッチング素子Q4と、ダイオードD1と、ダイオードD2と、ダイオードD3と、ダイオードD4と、リアクトルL1と、リアクトルL2と、リアクトルLrと、コンデンサC1と、コンデンサC2と、コンデンサC3と、コンデンサC4とを有する。
The resonant buck-
スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3、及びスイッチング素子Q4は、例えば絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)である。絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)は、ゲートにMOSFETを組み込んだバイポーラ・トランジスタでありエミッタ、コレクタ及びゲートの3端子を備えている。 The switching element Q1, the switching element Q2, the switching element Q3, and the switching element Q4 are, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBT). An insulated gate bipolar transistor (IGBT) is a bipolar transistor in which a MOSFET is incorporated in a gate, and has three terminals of an emitter, a collector, and a gate.
スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2は、本発明における第1のスイッチング素子対の代表的な一例を構成している。又、リアクトルL1、リアクトルL2、リアクトルLr、コンデンサC1、及びコンデンサC2は、本発明における共振回路の代表的な一例を構成している。又、スイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4は、本発明における第2のスイッチング素子対の代表的な一例を構成している。 The switching element Q1 and the switching element Q2 constitute a typical example of the first switching element pair in the present invention. Further, the reactor L1, the reactor L2, the reactor Lr, the capacitor C1, and the capacitor C2 constitute a typical example of the resonance circuit in the present invention. The switching element Q3 and the switching element Q4 constitute a typical example of the second switching element pair in the present invention.
共振型昇降圧コンバータ10において、スイッチング素子Q1のエミッタは、スイッチング素子Q2のコレクタ、ダイオードD1のアノード、ダイオードD2のカソード、コンデンサC1の一端、コンデンサC2の一端、リアクトルL1の一端、及びリアクトルL2の一端に接続されている。スイッチング素子Q1のコレクタは、ダイオードD1のカソード、コンデンサC1の他端、スイッチング素子Q3のコレクタ、及びコンデンサC4の一端に接続されている。
In the resonant buck-
なお、リアクトルL2はリアクトルL1と電磁的に結合されている。リアクトルLrはリアクトルL2のリーケージインダクタンスである。リアクトルL1とコンデンサC3との接続点と、リアクトルL1とリアクトルL2との接続点とは、同極性で起電力が誘起される。電磁的結合とは、リアクトルL1とリアクトルL2とでトランスを構成する場合等である。 Reactor L2 is electromagnetically coupled to reactor L1. Reactor Lr is a leakage inductance of reactor L2. An electromotive force is induced with the same polarity at the connection point between the reactor L1 and the capacitor C3 and the connection point between the reactor L1 and the reactor L2. The electromagnetic coupling is a case where a transformer is constituted by the reactor L1 and the reactor L2.
スイッチング素子Q2のエミッタ、ダイオードD2のアノード、コンデンサC2の他端、ダイオードD4のカソード、及びコンデンサC4の他端は、基準電位Gに接続されている。リアクトルL1の他端はコンデンサC3の一端に接続され、コンデンサC3の他端は基準電位Gに接続されている。 The emitter of the switching element Q2, the anode of the diode D2, the other end of the capacitor C2, the cathode of the diode D4, and the other end of the capacitor C4 are connected to the reference potential G. The other end of the reactor L1 is connected to one end of a capacitor C3, and the other end of the capacitor C3 is connected to a reference potential G.
リアクトルL2の他端はリアクトルLrの一端に接続され、リアクトルLrの他端はダイオードD3のカソード、及びスイッチング素子Q4のコレクタに接続されている。スイッチング素子Q3のエミッタは、ダイオードD3のアノードに接続されている。スイッチング素子Q4のエミッタは、ダイオードD4のアノードに接続されている。VLはコンデンサC3の両端の電圧を、VHはコンデンサC4の両端の電圧を示している。ILはリアクトルL1に流れる電流を示している。 The other end of reactor L2 is connected to one end of reactor Lr, and the other end of reactor Lr is connected to the cathode of diode D3 and the collector of switching element Q4. The emitter of the switching element Q3 is connected to the anode of the diode D3. The emitter of the switching element Q4 is connected to the anode of the diode D4. VL represents the voltage across the capacitor C3, and VH represents the voltage across the capacitor C4. IL indicates a current flowing through the reactor L1.
スイッチング素子Q1のゲート、スイッチング素子Q2のゲート、スイッチング素子Q3のゲート、及びスイッチング素子Q4のゲートは、後述する制御手段に接続されており、後述する制御手段から所定のタイミングでスイッチングする制御信号(ゲート信号)が入力される。 The gate of the switching element Q1, the gate of the switching element Q2, the gate of the switching element Q3, and the gate of the switching element Q4 are connected to a control means described later, and a control signal (switched at a predetermined timing from the control means described later) Gate signal).
なお、スイッチング素子Q1及びQ3をハイサイド側スイッチング素子と、スイッチング素子Q2及びQ4をローサイド側スイッチング素子と称する場合がある。ハイサイド側スイッチング素子とは高電位側(例えば電源)に接続されるスイッチング素子であり、ローサイド側スイッチング素子とは低電位側(例えばGND)に接続されるスイッチング素子である。 The switching elements Q1 and Q3 may be referred to as a high side switching element, and the switching elements Q2 and Q4 may be referred to as a low side switching element. The high-side switching element is a switching element connected to a high potential side (for example, a power supply), and the low-side switching element is a switching element connected to a low potential side (for example, GND).
共振型昇降圧コンバータ10は、後述する制御手段20からの指令によりスイッチング素子Q1〜Q4が所定のタイミングでオン/オフすることにより、コンデンサC3の両端に印加される直流電圧を所定の直流電圧に変換(昇圧)してコンデンサC4の両端から出力する機能を有する。
The resonant step-up / step-
より詳しく説明すると、スイッチング素子Q1がオフ、スイッチング素子Q2がオンになると、コンデンサC3側からリアクトルL1に電流ILが流れ、リアクトルL1は電気エネルギーを一時的に蓄積する。次いで、スイッチング素子Q1がオン、スイッチング素子Q2がオフになると、リアクトルL1が一時的に蓄積した電気エネルギーは、還流用のダイオードD1(フライホイールダイオード)を経由してコンデンサC4側に流れる。すなわち、コンデンサC3の両端の電圧VLは、電圧VHに昇圧されてコンデンサC4の両端から出力される。 More specifically, when the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on, a current IL flows from the capacitor C3 side to the reactor L1, and the reactor L1 temporarily stores electric energy. Next, when the switching element Q1 is turned on and the switching element Q2 is turned off, the electrical energy temporarily stored in the reactor L1 flows to the capacitor C4 side via the return diode D1 (flywheel diode). That is, the voltage VL at both ends of the capacitor C3 is boosted to the voltage VH and output from both ends of the capacitor C4.
ところで、コンデンサC2に電荷が蓄積されている状態でスイッチング素子Q2がオンになるとスイッチング損失が発生する。そこで、スイッチング素子Q2がオンになる数μs前にスイッチング素子Q4をオンにし、コンデンサC2に蓄積されている電荷をリアクトルL2、リアクトルLr、スイッチング素子Q4、及びダイオードD4を介して放電させる。このとき、スイッチング素子Q4には共振電流が流れる。コンデンサC2に蓄積されている電荷が全て放電し、スイッチング素子Q2の両端電圧がゼロになったときにスイッチング素子Q2をオンにすれば、スイッチング損失を大幅に低減(理論的にはゼロ)することができる。なお、ダイオードD4は、電流の逆流を防止するために設けられている。 By the way, if the switching element Q2 is turned on while the electric charge is accumulated in the capacitor C2, a switching loss occurs. Therefore, the switching element Q4 is turned on several μs before the switching element Q2 is turned on, and the charge accumulated in the capacitor C2 is discharged through the reactor L2, the reactor Lr, the switching element Q4, and the diode D4. At this time, a resonance current flows through the switching element Q4. If the switching element Q2 is turned on when all the electric charge stored in the capacitor C2 is discharged and the voltage across the switching element Q2 becomes zero, the switching loss is greatly reduced (theoretically zero). Can do. The diode D4 is provided to prevent a reverse current flow.
又、共振型昇降圧コンバータ10は、後述する制御手段20からの指令によりスイッチング素子Q1〜Q4が所定のタイミングでオン/オフすることにより、コンデンサC4の両端に印加される直流電圧を所定の直流電圧に変換(降圧)してコンデンサC3の両端から出力する機能を有する。
In addition, the resonant buck-
より詳しく説明すると、スイッチング素子Q1がオン、スイッチング素子Q2がオフになると、コンデンサC4側からリアクトルL1に電流が流れ、リアクトルL1は電気エネルギーを一時的に蓄積する。次いで、スイッチング素子Q1がオフ、スイッチング素子Q2がオンになると、リアクトルL1が一時的に蓄積した電気エネルギーは、還流用のダイオードD2(フライホイールダイオード)を経由して還流する。すなわち、コンデンサC4の両端の電圧VHは、電圧VLに降圧されコンデンサC3の両端から出力される。 More specifically, when the switching element Q1 is turned on and the switching element Q2 is turned off, a current flows from the capacitor C4 side to the reactor L1, and the reactor L1 temporarily stores electric energy. Next, when the switching element Q1 is turned off and the switching element Q2 is turned on, the electrical energy temporarily stored in the reactor L1 is refluxed via the reflux diode D2 (flywheel diode). That is, the voltage VH across the capacitor C4 is stepped down to the voltage VL and output from both ends of the capacitor C3.
ところで、コンデンサC1に電荷が蓄積されている状態でスイッチング素子Q1がオンになるとスイッチング損失が発生する。そこで、スイッチング素子Q1がオンになる数μs前にスイッチング素子Q3をオンにし、コンデンサC1に蓄積されている電荷をスイッチング素子Q3、及びダイオードD3、リアクトルL2、リアクトルLrを介して放電させる。このとき、スイッチング素子Q3には共振電流が流れる。コンデンサC1に蓄積されている電荷が全て放電し、スイッチング素子Q1の両端電圧がゼロになったときにスイッチング素子Q1をオンにすれば、スイッチング損失を大幅に低減(理論的にはゼロ)することができる。なお、ダイオードD3は、電流の逆流を防止するために設けられている。 By the way, when the switching element Q1 is turned on while the electric charge is accumulated in the capacitor C1, a switching loss occurs. Therefore, the switching element Q3 is turned on several μs before the switching element Q1 is turned on, and the electric charge accumulated in the capacitor C1 is discharged via the switching element Q3, the diode D3, the reactor L2, and the reactor Lr. At this time, a resonance current flows through the switching element Q3. If the charge stored in the capacitor C1 is completely discharged and the switching element Q1 is turned on when the voltage across the switching element Q1 becomes zero, the switching loss is greatly reduced (theoretically zero). Can do. The diode D3 is provided in order to prevent a reverse current flow.
このように、共振型昇降圧コンバータ10は、昇圧時及び降圧時のスイッチング損失を大幅に低減(理論的にはゼロ)することができる。更に、スイッチング損失の大幅な低減により、キャリア周波数を高くすることができる。共振型昇降圧コンバータ10において、キャリア周波数を高くすることができれば、リアクトルL1を小さくすることができるため、共振型昇降圧コンバータ10の小型化やコスト低減を実現するとことができる。
As described above, the resonant buck-
又、キャリア周波数を可聴帯域外まで高く(例えば20KHz)することにより、スイッチング時の高周波ノイズ(例えば10KHz)が発生することを防止できる。更には、高周波ノイズが発生しないため、防音材が不要となり、共振型昇降圧コンバータ10の小型化やコスト低減を実現するとことができる。
Further, by raising the carrier frequency to outside the audible band (for example, 20 KHz), it is possible to prevent high frequency noise (for example, 10 KHz) from occurring during switching. Furthermore, since no high frequency noise is generated, a soundproof material is not required, and the resonant buck-
又、スイッチング損失の大幅な低減により、スイッチング素子の発熱を防止できる。その結果、スイッチング素子の面積を小さくすることが可能となり、共振型昇降圧コンバータ10の小型化やコスト低減を実現するとことができる。
Moreover, heat generation of the switching element can be prevented due to a significant reduction in switching loss. As a result, the area of the switching element can be reduced, and the resonant buck-
又、スイッチング損失の大幅な低減により、昇圧時及び降圧時の効率が高くなるため、共振型昇降圧コンバータ10を車両に搭載した場合の燃費を向上することができる。
Moreover, since the efficiency at the time of voltage step-up and step-down is increased due to the significant reduction of the switching loss, the fuel consumption when the resonance type buck-
共振型昇降圧コンバータ10において、コンデンサC3の両端には例えば電圧源が接続され、コンデンサC4の両端には例えば負荷としてモータが接続される。この場合には、電圧源からコンデンサC3の両端に印加される電圧VLを昇圧してモータの駆動電圧である電圧VHを生成しモータを駆動する。又、モータによる回生エネルギーを降圧して電圧源を充電することもできる。
In the resonant buck-
制御手段20は、昇降圧制御部21と、ゲート信号制御部22と、異常検知部23とを有する。トルク指令25は、例えばハイブリッド自動車に搭載されたモータに対する要求トルクとして、外部ECU(ハイブリッドECU)等から受信する信号を示している。SDWN指令26は、例えば車両状態に応じて共振型昇降圧コンバータ10のシャットダウンが必要な場合に、外部ECU(ハイブリッドECU)等から受信する信号を示している。
The control means 20 includes a step-up / down
電流センサ信号SILは、所定の電流センサから入力される信号であり、リアクトルL1に流れる電流を示している。電圧センサ信号SVLは、所定の電圧センサから入力される信号であり、コンデンサC3の両端の電圧を示している。電圧センサ信号SVHは、所定の電圧センサから入力される信号であり、コンデンサC4の両端の電圧を示している。温度センサ信号STは、所定の温度センサから入力される信号であり、共振型昇降圧コンバータ10の温度を示している。
The current sensor signal SIL is a signal input from a predetermined current sensor and indicates a current flowing through the reactor L1. The voltage sensor signal SVL is a signal input from a predetermined voltage sensor and indicates the voltage across the capacitor C3. The voltage sensor signal SVH is a signal input from a predetermined voltage sensor and indicates the voltage across the capacitor C4. The temperature sensor signal ST is a signal input from a predetermined temperature sensor and indicates the temperature of the resonant buck-
昇降圧制御部21は、トルク指令25、電圧センサ信号SVL、電圧センサ信号SVHに基づいて、スイッチング素子Q1〜Q4のゲートに供給する制御信号(ゲート信号G1〜G4)のデューティ指令値を演算し、演算したデューティ指令値をゲート信号制御部22に出力する機能を有する。
The step-up / down
ゲート信号制御部22は、スイッチング素子Q1〜Q4のゲートに供給する制御信号(ゲート信号G1〜G4)を生成する機能等を有する。なお、ゲート信号制御部22については、別途詳述する。
The gate
異常検知部23は、電流センサ信号SIL、電圧センサ信号SVL、電圧センサ信号SVH、温度センサ信号STに基づいて、共振型昇降圧コンバータ10における過電流、過電圧、温度異常を検知し、検知結果として過電流検知フラグ、過電圧検知フラグ、温度異常検知フラグをゲート信号制御部22に出力する機能を有する。なお、異常検知部23は、必ずしも制御手段20内に設ける必要はなく、例えば外付けのアナログ回路やカスタムIC等によって実現しても構わない。
The
このように、制御手段20は、共振型昇降圧コンバータ10を制御する機能を有する。制御手段20は、例えば図示しないCPU、ROM、メインメモリなどを含み、制御手段20の各種機能は、ROM等に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてCPUにより実行されることによって実現される。ただし、制御手段20の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、制御手段20は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。ただし、ゲート信号G1〜G4のステータスは数μsのオーダーで切り替わるので、ゲート信号制御部22は、高速処理に対応している必要がある。制御手段20は、例えばECU(Electronic Control Unit )内に設けることができる。
As described above, the
図2は、ゲート信号制御部の内部を例示するブロック図である。図3は、ゲート信号制御部が生成するゲート信号とステータスとの関係を例示する図である。図2及び図3を参照しながら、ゲート信号制御部22について詳述する。図2を参照するに、ゲート信号制御部22は、ゲート信号生成部22aと、ステータス判定部22bと、回路異常判定部22cと、外部SDWN許可判定部22dと、ステータス異常判定部22eとを有する。図3を参照するに、ゲート信号G1〜G4に対して、ステータスS1〜S7が定義されている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the inside of the gate signal control unit. FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the gate signal generated by the gate signal control unit and the status. The gate
ゲート信号生成部22aは、昇降圧制御部21で演算されたデューティ指令値31及びキャリアカウンタ32から、スイッチング素子Q1〜Q4のゲートに供給する制御信号であるゲート信号G1〜G4を生成する機能を有する。ゲート信号生成部22aで生成されたゲート信号G1〜G4は、ステータス判定部22bに入力される。ステータス判定部22bは、現在のステータスが図3に示すステータスS1〜S7の何れであるかを判定し、ステータス判定結果を回路異常判定部22c、外部SDWN許可判定部22d、ステータス異常判定部22eに出力する機能を有する。
The gate
回路異常判定部22cは、異常検知部23から入力される過電流検知フラグ33、過電圧検知フラグ34、温度異常検知フラグ35の何れかが異常を示している場合に、ステータス判定部22bから入力されるステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7以外なら出力Aをゼロに設定する。ステータス判定部22bから入力されるステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7の何れかなら、それ以外のステータス(S1、S2、S5)になるまで待ってから出力Aをゼロに設定する。
The circuit
外部SDWN許可判定部22dは、SDWN指令26が入力された場合に、ステータス判定部22bから入力されるステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7以外なら出力Bをゼロに設定する。ステータス判定部22bから入力されるステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7の何れかなら、それ以外のステータス(S1、S2、S5)になるまで待ってから出力Bをゼロに設定する。
When the
ステータス異常判定部22eは、ステータス判定部22bから入力されるステータス判定結果がステータスS1〜S7以外である場合に、出力Cをゼロに設定する。又、ステータス異常判定部22eは、図3に示す順序以外でステータスが遷移した場合に、ステータス判定部22bから入力されるステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7の何れかなら、それ以外のステータス(S1、S2、S5)になるまで待ってから出力Cをゼロに設定する。
The status abnormality determination unit 22e sets the output C to zero when the status determination result input from the
ゲート信号生成部22aは、回路異常判定部22cの出力A、外部SDWN許可判定部22dの出力B、ステータス異常判定部22eの出力Cの何れかがゼロである場合に、ゲート信号G1〜G4の全てをオフにする(スイッチング素子Q1〜Q4の全てをオフにする)。すなわち、ゲート信号生成部22aは、共振型昇降圧コンバータ10のスイッチング素子Q1〜Q4の全てを強制的にオフしなければならない場合に、ステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7であれば、それ以外のステータス(S1、S2、S5)に遷移するまで待ってからゲート信号G1〜G4の全てをオフにする。
The gate
ステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7であることは、スイッチング素子Q3又はQ4が動作中であることを意味する。ゲート信号生成部22aは、スイッチング素子Q3又はQ4が動作中であると判定された場合には、スイッチング素子Q1〜Q4の全てをオフにするゲート信号G1〜G4を生成せず、ステータスS3、S4、S6、S7以外のステータス(S1、S2、S5)に遷移するまで待ってからスイッチング素子Q1〜Q4の全てをオフにするゲート信号G1〜G4を生成することになる。
The status determination result of status S3, S4, S6, S7 means that the switching element Q3 or Q4 is operating. When it is determined that the switching element Q3 or Q4 is operating, the gate
これは、ステータスS3及びS4では、スイッチング素子Q4に共振電流が流れているため、この状態でスイッチング素子Q4をオフすると、共振電流の流れる先が無くなり、スイッチング素子Q4のコレクタ(スイッチング素子Q3のエミッタ)に耐圧を超える高電圧が印加される場合があり、スイッチング素子Q3及びQ4が破壊に至る虞があるからである。同様に、ステータスS6及びS7では、スイッチング素子Q3に共振電流が流れているため、この状態でスイッチング素子Q3をオフすると、共振電流の流れる先が無くなり、スイッチング素子Q3のエミッタ(スイッチング素子Q4のコレクタ)に耐圧を超える高電圧が印加される場合があり、スイッチング素子Q3及びQ4が破壊に至る虞があるからである。 In the statuses S3 and S4, since the resonance current flows through the switching element Q4, when the switching element Q4 is turned off in this state, the destination of the resonance current disappears, and the collector of the switching element Q4 (the emitter of the switching element Q3) This is because a high voltage exceeding the withstand voltage may be applied to the switching elements Q3 and Q4. Similarly, in the statuses S6 and S7, since the resonance current flows through the switching element Q3, if the switching element Q3 is turned off in this state, the resonance current does not flow, and the emitter of the switching element Q3 (the collector of the switching element Q4) This is because a high voltage exceeding the withstand voltage may be applied to the switching elements Q3 and Q4.
本実施の形態に係る共振型昇降圧コンバータ制御装置によれば、共振型昇降圧コンバータ10の全てのスイッチング素子を強制的にオフしなければならない場合(外部ECU等からシャットダウン指令を受信した場合や、温度異常等を検知してシャットダウンが必要な場合等)に、ステータス判定結果がステータスS3、S4、S6、S7であれば、それ以外のステータス(S1、S2、S5)に遷移するまで待ってからゲート信号G1〜G4の全てをオフにする。その結果、各スイッチング素子に耐圧を超える高電圧が印加されることがなくなるため、各スイッチング素子が破壊に至ることを防止できる。すなわち、各スイッチング素子を確実に保護することが可能な共振型昇降圧コンバータ制御装置を提供することができる。
According to the resonant buck-boost converter control device according to the present embodiment, when all the switching elements of resonant buck-
又、各スイッチング素子に耐圧を超える高電圧が印加されることがないため、高耐圧の高価なスイッチング素子を選定する必要がなくなる。その結果、安価なスイッチング素子を選定することが可能となり、共振型昇降圧コンバータ制御装置のコストを低減することができる。 Further, since a high voltage exceeding the withstand voltage is not applied to each switching element, it is not necessary to select an expensive switching element with a high withstand voltage. As a result, an inexpensive switching element can be selected, and the cost of the resonant buck-boost converter control device can be reduced.
又、本実施の形態に係る共振型昇降圧コンバータ制御装置によれば、各スイッチング素子を確実に保護することが可能であるため、例えばハイブリッド車等の車両に搭載することができる。 Further, according to the resonant buck-boost converter control device according to the present embodiment, since each switching element can be reliably protected, it can be mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle.
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.
例えば、本実施の形態では、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4に絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)を用いる例を示したが、スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4には、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)以外のスイッチング素子を用いても構わない。スイッチング素子Q1、スイッチング素子Q2、スイッチング素子Q3及びスイッチング素子Q4としては、例えば電解効果トランジスタ(FET)、バイポーラ・トランジスタ等を用いても構わない。 For example, in the present embodiment, an example in which an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used as the switching element Q1, the switching element Q2, the switching element Q3, and the switching element Q4 has been described, but the switching element Q1, the switching element Q2, and the switching element Switching elements other than insulated gate bipolar transistors (IGBTs) may be used for the elements Q3 and Q4. As the switching element Q1, the switching element Q2, the switching element Q3, and the switching element Q4, for example, a field effect transistor (FET), a bipolar transistor, or the like may be used.
又、ダイオードD1及びダイオードD2は、スイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2に内蔵されていても構わないし、外付けされていても構わない。 The diode D1 and the diode D2 may be built in the switching element Q1 and the switching element Q2, or may be externally attached.
1 共振型昇降圧コンバータ制御装置
10 共振型昇降圧コンバータ
20 制御手段
21 昇降圧制御部
22 ゲート信号制御部
22a ゲート信号生成部
22b ステータス判定部
22c 回路異常判定部
22d 外部SDWN許可判定部
22e ステータス異常判定部
23 異常検知部
25 トルク指令
26 SDWN指令
31 デューティ指令値
32 キャリアカウンタ
33 過電流検知フラグ
34 過電圧検知フラグ
35 温度異常検知フラグ
C1,C2,C3,C4 コンデンサ
D1,D2,D3,D4 ダイオード
G1,G2,G3,G4 ゲート信号
L1,L2,Lr リアクトル
Q1,Q2,Q3,Q4 スイッチング素子
S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7 ステータス
SIL 電流センサ信号
ST 温度センサ信号
SVL,SVH 電圧センサ信号
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記共振型昇降圧コンバータの前記第1のスイッチング素子対及び前記第2のスイッチング素子対を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第2のスイッチング素子対が動作中であるか否かを判定する判定部と、前記第1のスイッチング素子対及び前記第2のスイッチング素子対に供給する制御信号を生成する制御信号生成部と、を含んで構成され、
前記制御信号生成部は、前記判定部が「前記第2のスイッチング素子対が動作中である」と判定した場合には、前記第1のスイッチング素子対及び前記第2のスイッチング素子対の全ての動作を停止する制御信号を生成しない共振型昇降圧コンバータ制御装置。 A resonance type comprising: a first switching element pair; a resonance circuit including a capacitor and a reactor connected to the first switching element pair; and a second switching element pair for discharging the charge accumulated in the capacitor. A buck-boost converter;
Control means for controlling the first switching element pair and the second switching element pair of the resonant buck-boost converter,
The control means generates a determination unit that determines whether or not the second switching element pair is in operation, and a control signal to be supplied to the first switching element pair and the second switching element pair. A control signal generator, and
When the determination unit determines that “the second switching element pair is in operation”, the control signal generation unit determines all of the first switching element pair and the second switching element pair. A resonant buck-boost converter control device that does not generate a control signal for stopping operation.
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