JP2017112758A - Voltage conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電圧変換装置に関する。 The present invention relates to a voltage converter.
従来、電圧変換装置としては、リアクトルと2個の上アームのスイッチング素子(トランジスタ)と2個の下アームのスイッチング素子(トランジスタ)と4個のダイオードとを有する昇降圧コンバータを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここで、リアクトルは、バッテリが接続された第1電力ラインの正極ラインに一方の端子が接続されている。2個の上アームのスイッチング素子は、モータが接続された第2電力ラインの正極ラインとリアクトルの他方の端子とに互いに並列に接続されている。2個の下アームのスイッチング素子は、リアクトルの他方の端子と第1,第2電力ラインの負極ラインとに互いに並列に接続されている。4個のダイオードは、4個のスイッチング素子の各々に逆方向に並列に接続されている。この電圧変換装置では、昇降圧コンバータを昇圧動作させる際には、2個の下アームのスイッチング素子の閾値電圧(オン/オフが切り替わる電圧)の差異に基づいて、両者が同一のタイミングでオン/オフするように両者にオン/オフ信号を供給する。また、昇降圧コンバータを降圧動作させる際には、2個の上アームのスイッチング素子の閾値電圧の差異に基づいて、両者が同一のタイミングでオン/オフするように両者にオン/オフ信号を供給する。こうした制御により、並列の各スイッチング素子間での電流量や発熱量のアンバランスを防止している。 2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage conversion device has been proposed that includes a buck-boost converter having a reactor, two upper arm switching elements (transistors), two lower arm switching elements (transistors), and four diodes. (For example, refer to Patent Document 1). Here, one terminal of the reactor is connected to the positive electrode line of the first power line to which the battery is connected. The two upper arm switching elements are connected in parallel to the positive line of the second power line to which the motor is connected and the other terminal of the reactor. The two lower arm switching elements are connected in parallel to the other terminal of the reactor and the negative lines of the first and second power lines. The four diodes are connected in parallel to each of the four switching elements in the reverse direction. In this voltage converter, when the step-up / step-down converter is boosted, both are turned on / off at the same timing based on the difference between the threshold voltages (voltages at which on / off is switched) of the two lower arm switching elements. An on / off signal is supplied to both to turn off. Also, when the buck-boost converter is stepped down, an on / off signal is supplied to both of them so that they are turned on / off at the same timing based on the difference in threshold voltages of the two upper arm switching elements. To do. Such control prevents an imbalance between the amount of current and the amount of heat generated between the parallel switching elements.
こうした電圧変換装置では、2個の上アームや下アームのスイッチング素子のオン/オフ周期(スイッチング周期)に同期して、リアクトルの電流にリプル(脈動)が生じる。そして、このリプルによって、リアクトルに作用する磁気吸引力が変動してノイズが発生する。このノイズの周波数が可聴域であると、ノイズによる騒音を運転者に感じさせることがある。これに対して、各スイッチング素子のスイッチング周波数を可聴域よりも高くすることによって、リアクトルの電流のリプルの周波数を可聴域よりも高くすることも考えられる。しかし、この場合、各素子の発熱量が比較的大きくなることによって、各素子の寿命が比較的短くなるなどの弊害が生じる可能性がある。 In such a voltage converter, a ripple (pulsation) occurs in the reactor current in synchronization with the on / off cycle (switching cycle) of the switching elements of the two upper arms and the lower arm. And this ripple causes the magnetic attractive force acting on the reactor to fluctuate and generate noise. If the noise frequency is in the audible range, the driver may feel noise due to the noise. On the other hand, it is also conceivable that the frequency of the reactor current ripple is made higher than the audible range by making the switching frequency of each switching element higher than the audible range. However, in this case, since the calorific value of each element becomes relatively large, there is a possibility that a bad effect such as a relatively short life of each element may occur.
本発明の電圧変換装置は、リアクトルに流れる電流のリプルに起因する騒音を運転者に感じさせるのを抑制することを主目的とする。 The main purpose of the voltage converter of the present invention is to suppress the driver from feeling noise caused by the ripple of current flowing through the reactor.
本発明の電圧変換装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The voltage converter of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電圧変換装置は、
バッテリが接続された第1電力ラインの第1正極ラインに一方の端子が接続されたリアクトルと、モータが接続された第2電力ラインの第2正極ラインと前記リアクトルの他方の端子とに互いに並列に接続されたn(nは2以上の整数)個の上アームのスイッチング素子と、前記リアクトルの他方の端子と前記第1,第2電力ラインの第1,第2負極ラインとに互いに並列に接続されたn個の下アームのスイッチング素子と、前記n個の上アームのスイッチング素子および前記n個の下アームのスイッチング素子の各々に逆方向に並列に接続された2n個のダイオードと、を有する昇降圧コンバータと、
前記n個の上アームのスイッチング素子および前記n個の下アームのスイッチング素子を制御する制御手段と、
を備える電圧変換装置であって、
前記制御手段は、
前記昇降圧コンバータを昇圧動作させる際には、前記n個の下アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも第1所定周波数として且つ前記n個の下アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なるように前記n個の下アームのスイッチング素子を制御し、
前記昇降圧コンバータを降圧動作させる際には、前記n個の上アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも第2所定周波数として且つ前記n個の上アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なるように前記n個の上アームのスイッチング素子を制御し、
前記第1所定周波数および前記第2所定周波数は、可聴域の上限周波数のn分の1よりも大きく且つ該上限周波数以下の範囲内で定められる、
ことを要旨とする。
The voltage converter of the present invention is
A reactor having one terminal connected to the first positive line of the first power line connected to the battery, a second positive line of the second power line connected to the motor, and the other terminal of the reactor are parallel to each other. Are connected in parallel to n (where n is an integer of 2 or more) upper arm switching elements, the other terminal of the reactor, and the first and second negative lines of the first and second power lines. N lower arm switching elements connected, and 2n diodes connected in parallel in opposite directions to each of the n upper arm switching elements and the n lower arm switching elements, A buck-boost converter,
Control means for controlling the n upper arm switching elements and the n lower arm switching elements;
A voltage conversion device comprising:
The control means includes
When the step-up / step-down converter is boosted, the switching frequency of each of the n lower arm switching elements is set to a first predetermined frequency and each of the n lower arm switching elements is turned on. Controlling the switching elements of the n lower arms such that are different from each other,
When the step-up / down converter is stepped down, the switching frequency of each of the n upper arm switching elements is set to a second predetermined frequency, and each of the n upper arm switching elements is turned on. Controlling the switching elements of the n upper arms so that are different from each other,
The first predetermined frequency and the second predetermined frequency are determined within a range greater than 1 / n of the upper limit frequency of the audible range and less than or equal to the upper limit frequency.
This is the gist.
この本発明の電圧変換装置では 昇降圧コンバータを昇圧動作させる際(昇降圧コンバータによって電圧の昇圧を伴って第1電力ラインから第2電力ラインに電力を供給する際)には、n個の下アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも第1所定周波数として且つn個の下アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なるようにn個の下アームのスイッチング素子を制御する。ここで、第1所定周波数は、可聴域の上限周波数のn分の1よりも大きく且つ上限周波数以下の範囲内で定められる。このように、n個の下アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングを互いに異ならせるから、リアクトルの電流のリプルの周波数(の平均値)を第1所定周波数のn倍の周波数とすることができ、リアクトルの電流のリプル量(脈動量)を小さくしてリプルに起因するノイズの音圧を低減することができる。そして、第1所定周波数を可聴域の上限周波数(例えば20kHz)のn分の1よりも大きい周波数とするから、リアクトルの電流のリプルの周波数を可聴域の上限周波数よりも大きくすることができる。これにより、リアクトルの電流のリプルに起因する騒音を運転者に感じさせるのを抑制することができる。しかも、第1所定周波数を可聴域の上限周波数以下の周波数とするから、第1所定周波数を可聴域の上限周波数よりも大きい周波数とするものに比して、各素子の発熱量が大きくなるのを抑制することができる。 In this voltage converter of the present invention, when the step-up / step-down converter is boosted (when power is supplied from the first power line to the second power line with voltage step-up by the step-up / down converter) The switching elements of the n lower arms are controlled so that the switching frequencies of the switching elements of the arms are all set to the first predetermined frequency and the ON timings of the switching elements of the n lower arms are different from each other. Here, the first predetermined frequency is determined within a range greater than 1 / n of the upper limit frequency of the audible range and less than or equal to the upper limit frequency. As described above, since the ON timings of the n lower arm switching elements are made different from each other, the frequency (average value) of the ripple of the reactor current may be set to a frequency n times the first predetermined frequency. In addition, the ripple amount of the reactor current can be reduced to reduce the sound pressure of noise caused by the ripple. Since the first predetermined frequency is set to a frequency larger than 1 / n of the upper limit frequency (for example, 20 kHz) of the audible range, the reactor current ripple frequency can be made larger than the upper limit frequency of the audible range. Thereby, it can suppress making a driver | operator feel the noise resulting from the ripple of the electric current of a reactor. Moreover, since the first predetermined frequency is set to a frequency equal to or lower than the upper limit frequency of the audible range, the amount of heat generated by each element is larger than that in which the first predetermined frequency is set to a frequency higher than the upper limit frequency of the audible range. Can be suppressed.
また、この本発明の電圧変換装置では、昇降圧コンバータを降圧動作させる際(昇降圧コンバータによって電圧の降圧を伴って第2電力ラインから第1電力ラインに電力を供給する際)には、n個の上アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも第2所定周波数として且つn個の上アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なるようにn個の上アームのスイッチング素子を制御する。ここで、第2所定周波数は、第1所定周波数と同様に、可聴域の上限周波数のn分の1よりも大きく且つ上限周波数以下の範囲内で定められる。このように、n個の上アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングを互いに異ならせるから、リアクトルの電流のリプルの周波数(の平均値)を第2所定周波数のn倍の周波数とすることができ、リアクトルの電流のリプル量(脈動量)を小さくしてリプルに起因するノイズの音圧を低減することができる。そして、第2所定周波数を可聴域の上限周波数のn分の1よりも大きい周波数とするから、リアクトルの電流のリプルの周波数を可聴域の上限周波数よりも大きくすることができる。これにより、リアクトルの電流のリプルに起因する騒音を運転者に感じさせるのを抑制することができる。しかも、第2所定周波数を可聴域の上限周波数以下の周波数とするから、第2所定周波数を可聴域の上限周波数よりも大きい周波数とするものに比して、各素子の発熱量が大きくなるのを抑制することができる。 In the voltage conversion device of the present invention, when the step-up / down converter is stepped down (when power is supplied from the second power line to the first power line with voltage step-down by the step-up / down converter), n The n upper arm switching elements are controlled so that the switching frequency of each of the upper arm switching elements is the second predetermined frequency and the ON timing of each of the n upper arm switching elements is different from each other. To do. Here, like the first predetermined frequency, the second predetermined frequency is determined within a range larger than 1 / n of the upper limit frequency of the audible range and equal to or lower than the upper limit frequency. As described above, since the ON timings of the n upper arm switching elements are made different from each other, the frequency (average value) of the ripple of the reactor current may be set to a frequency n times the second predetermined frequency. In addition, the ripple amount of the reactor current can be reduced to reduce the sound pressure of noise caused by the ripple. Since the second predetermined frequency is set to a frequency larger than 1 / n of the upper limit frequency of the audible range, the frequency of the ripple of the reactor current can be made larger than the upper limit frequency of the audible range. Thereby, it can suppress making a driver | operator feel the noise resulting from the ripple of the electric current of a reactor. Moreover, since the second predetermined frequency is set to a frequency equal to or lower than the upper limit frequency of the audible range, the amount of heat generated by each element is larger than that in which the second predetermined frequency is set to a frequency higher than the upper limit frequency of the audible range. Can be suppressed.
こうした本発明の電圧変換装置において、前記制御手段は、前記昇降圧コンバータを昇圧動作させる際には、前記n個の下アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが前記第1所定周波数の逆数のn分の1に相当する時間(1/(n・第1所定周波数))ずつずれるように制御し、前記昇降圧コンバータを降圧動作させる際には、前記n個の上アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが前記第2所定周波数の逆数のn分の1に相当する時間(1/(n・第2所定周波数))ずつずれるように制御する、ものとしてもよい。 In such a voltage converter of the present invention, when the control means performs the step-up operation of the step-up / down converter, the ON timing of each of the n lower arm switching elements is the reciprocal of the first predetermined frequency. When the buck-boost converter is controlled to deviate by a time corresponding to 1 / n (1 / (n · first predetermined frequency)), each of the n upper arm switching elements is controlled. May be controlled so as to be shifted by a time corresponding to 1 / n of the reciprocal of the second predetermined frequency (1 / (n · second predetermined frequency)).
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としての電圧変換装置40を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図1に示すように、モータ32と、インバータ34と、バッテリ36と、昇降圧コンバータ46と、電子制御ユニット50と、を備える。ここで、実施例の電圧変換装置40としては、昇降圧コンバータ46と、電子制御ユニット50と、が相当する。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an
モータ32は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。インバータ34は、モータ32の駆動に用いられ、モータ32と接続されると共に高電圧系電力ライン42を介して昇降圧コンバータ46と接続されている。バッテリ36は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧系電力ライン44を介して昇降圧コンバータ46と接続されている。
The
昇降圧コンバータ46は、インバータ34が接続された高電圧系電力ライン42と、バッテリ36が接続された低電圧系電力ライン44と、に接続されている。この昇降圧コンバータ46は、リアクトルLと、4個のスイッチング素子としてのトランジスタT11,T12,T21,T22と、4個のダイオードD11,D12,D21,D22と、を有する。リアクトルLは、一方の端子が低電圧系電力ライン44の正極ライン44aに接続されている。トランジスタT11,T12は、高電圧系電力ライン42の正極ライン42aとリアクトルLの他方の端子とに互いに並列に接続されている。トランジスタT21,T22は、リアクトルLの他方の端子と低電圧系電力ライン44および高電圧系電力ライン42の負極ライン42b,44bとに互いに並列に接続されている。ダイオードD11,D12は、トランジスタT11,T12に逆方向に並列に(リアクトルLの他方の端子から正極ライン42aの方向が順方向となるように)接続されている。ダイオードD21,D22は、トランジスタT21,T22に逆方向に並列に(負極ライン42b,44bからリアクトルLの他方の端子の方向が順方向となるように)接続されている。この昇降圧コンバータ46は、低電圧系電力ライン44の電力を電圧の昇圧を伴って高電圧系電力ライン42に供給したり、高電圧系電力ライン42の電力を電圧の降圧を伴って低電圧系電力ライン44に供給したりする。以下、トランジスタT11,T12を「上アーム」といい、トランジスタT21,T22を「下アーム」ということがある。
The step-up / down
高電圧系電力ライン42の正極ライン42aと負極ライン42bとには、平滑用のコンデンサ43が取り付けられている。低電圧系電力ライン44の正極ライン44aと負極ライン44bとには、平滑用のコンデンサ45が取り付けられている。
A smoothing
電子制御ユニット50は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポートを備える。
Although not shown, the
電子制御ユニット50には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット50に入力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・モータ32の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからのモータ32の回転子の回転位置θm
・モータ32の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流Iu,Iv
・コンデンサ43の端子間に取り付けられた電圧センサ43aからのコンデンサ43(高電圧系電力ライン42)の電圧VH
・コンデンサ45の端子間に取り付けられた電圧センサ45aからのコンデンサ45(低電圧系電力ライン44)の電圧VL
・昇降圧コンバータ46のリアクトルLに流れる電流を検出する電流センサ46aからのリアクトルLの電流IL
・イグニッションスイッチ60からのイグニッション信号
・シフトレバー61の操作位置を検出するシフトポジションセンサ62からのシフトポジションSP
・アクセルペダル63の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ64からのアクセル開度Acc
・ブレーキペダル65の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ66からのブレーキペダルポジションBP
・車速センサ68からの車速V
Signals from various sensors are input to the
The rotational position θm of the rotor of the
The phase currents Iu and Iv from the current sensor that detects the current flowing in each phase of the
The voltage VH of the capacitor 43 (high voltage system power line 42) from the
The voltage VL of the capacitor 45 (low voltage system power line 44) from the
The current IL of the reactor L from the
-Ignition signal from the ignition switch 60-Shift position SP from the
Accelerator opening degree Acc from the accelerator
-Brake pedal position BP from the brake
・ Vehicle speed V from the
電子制御ユニット50からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット50から出力される信号としては、以下のものを挙げることができる。
・インバータ34の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号
・昇降圧コンバータ46のトランジスタT11,T12,T21,T22へのスイッチング制御信号
Various control signals are output from the
A switching control signal for a plurality of switching elements (not shown) of the inverter 34 A switching control signal for the transistors T11, T12, T21, T22 of the buck-
電子制御ユニット50は、以下の演算などを行なっている。
・回転位置検出センサからのモータ32の回転子の回転位置θmに基づくモータ32の回転数Nm
The
The rotational speed Nm of the
こうして構成された実施例の電気自動車20では、電子制御ユニット50は、アクセル開度AccとブレーキペダルポジションBPと車速Vとに基づいて走行に要求される要求トルクTp*を設定し、設定した要求トルクTp*をモータ32のトルク指令Tm*に設定する。続いて、モータ32のトルク指令Tm*および回転数Nmに基づいて高電圧系電力ライン42の目標電圧VH*を設定し、モータ32のトルク指令Tm*と回転数Nmとの積としての目標パワーPm*と高電圧系電力ライン42の目標電圧VH*および電圧VHとに基づいてリアクトルLに流れる電流の目標値としての目標電流IL*を設定する。そして、モータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようにインバータ34の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうと共に、リアクトルLに流れる電流ILが目標電流IL*となるように昇降圧コンバータ46のトランジスタT11,T12,T21,T22のスイッチング制御を行なう。以下、電子制御ユニット50による昇降圧コンバータ46の制御について説明する。
In the
まず、昇降圧コンバータ46を昇圧動作させる際(昇降圧コンバータ46によって電圧の昇圧を伴ってバッテリ36からモータ32に電力を供給する際)について説明する。この際には、電子制御ユニット50は、まず、リアクトルLの電流ILが目標電流IL*となるように、下アーム(トランジスタT21,T22)のトータルの目標デューティ比Dup*を設定する。続いて、目標デューティ比Dup*の2分の1の値をトランジスタT21,T22のそれぞれの目標デューティ比Dup1*,Dup2*に設定する。
First, a description will be given of the step-up operation of the step-up / step-down converter 46 (when the electric power is supplied from the
そして、トランジスタT21,T22のスイッチング周波数を何れも所定周波数fupとして且つトランジスタT21,T22のオンのタイミングが互いに異なるように、目標デューティ比Dup1*,Dup2*を用いてトランジスタT21,T22のスイッチング制御を行なう。実施例では、所定周波数fupは、可聴域の上限周波数fmax(例えば20kHz)の2分の1よりも大きく且つ可聴域の上限周波数fmax以下の周波数、例えば、11kHz,12kHz,13kHzなどとした。また、実施例では、トランジスタT21,T22のオンのタイミングを、所定周波数fupの逆数の2分の1に相当する時間(1/(2・fup)だけずらすものとした。 Then, the switching control of the transistors T21 and T22 is performed using the target duty ratios Dup1 * and Dup2 * so that the switching frequencies of the transistors T21 and T22 are both set to the predetermined frequency fup and the ON timings of the transistors T21 and T22 are different from each other. Do. In the embodiment, the predetermined frequency fup is set to a frequency larger than one half of the upper limit frequency fmax (for example, 20 kHz) of the audible range and lower than the upper limit frequency fmax of the audible range, for example, 11 kHz, 12 kHz, and 13 kHz. In the embodiment, the on-timing of the transistors T21 and T22 is shifted by a time (1 / (2 · fup) corresponding to one half of the reciprocal of the predetermined frequency fup.
なお、昇降圧コンバータ46を昇圧動作させる際には、トランジスタT11については、オフで保持するものとしてもよいし、トランジスタT21がオンのときにオフとし、トランジスタT21がオフのときにはオンとするものとしてもよい。トランジスタT12については、トランジスタT11と同様に考えることができる。
Note that when the step-up / step-
次に、昇降圧コンバータ46を降圧動作させる際(昇降圧コンバータ46によって電圧の降圧を伴ってモータ32からバッテリ36に電力を供給する際)について説明する。この際には、電子制御ユニット50は、まず、リアクトルLの電流ILが目標電流IL*となるように、上アーム(トランジスタT11,T12)のトータルの目標デューティ比Ddn*を設定する。続いて、目標デューティ比Ddn*の2分の1の値をトランジスタT11,T12のそれぞれの目標デューティ比Ddn1*,Ddn2*に設定する。
Next, a description will be given of the step-down operation of the step-up / step-down converter 46 (when electric power is supplied from the
そして、トランジスタT11,T12のスイッチング周波数を何れも所定周波数fdnとして且つトランジスタT11,T12のオンのタイミングが互いに異なるように、目標デューティ比Ddn1*,Ddn2*を用いてトランジスタT11,T12のスイッチング制御を行なう。実施例では、所定周波数fdnは、可聴域の上限周波数fmaxの2分の1よりも大きく且つ可聴域の上限周波数fmax以下の周波数、例えば、11kHz,12kHz,13kHzなどとした。この所定周波数fdnは、所定周波数fupと同一の周波数としてもよいし、所定周波数fupとは異なる周波数としてもよい。また、実施例では、トランジスタT11,T12のオンのタイミングを、所定周波数fdnの逆数の2分の1に相当する時間(1/(2・fdn)だけずらすものとした。 Then, the switching control of the transistors T11 and T12 is performed using the target duty ratios Ddn1 * and Ddn2 * so that the switching frequencies of the transistors T11 and T12 are both set to the predetermined frequency fdn and the ON timings of the transistors T11 and T12 are different from each other. Do. In the embodiment, the predetermined frequency fdn is set to a frequency larger than one half of the upper limit frequency fmax of the audible range and lower than the upper limit frequency fmax of the audible range, for example, 11 kHz, 12 kHz, 13 kHz. The predetermined frequency fdn may be the same frequency as the predetermined frequency fup, or may be a frequency different from the predetermined frequency fup. In the embodiment, the on-timing of the transistors T11 and T12 is shifted by a time (1 / (2 · fdn) corresponding to one half of the reciprocal of the predetermined frequency fdn.
なお、昇降圧コンバータ46を降圧動作させる際には、トランジスタT21については、オフで保持するものとしてもよいし、トランジスタT11がオンのときにオフとし、トランジスタT11がオフのときにはオンとするものとしてもよい。トランジスタT22については、トランジスタT21と同様に考えることができる。
When the step-up / step-
こうした制御を行なうことにより、以下の効果を奏する。ここで、第1比較例の電気自動車20B,第2比較例の電気自動車20Cについて説明する。
By performing such control, the following effects can be obtained. Here, the
まず、第1比較例の電気自動車20Bについて説明する。ハード構成については、図2の第1比較例の電気自動車20Bの構成図に示すように、実施例の電気自動車20の昇降圧コンバータ46に代えて、トランジスタT12,T22とダイオードD12,D22とを有しない(リアクトルLと2個のトランジスタT11,T21と2個のダイオードD11,D21とを有する)昇降圧コンバータ46Bを用いる点を除いて、実施例の電気自動車20と同一の構成とした。電子制御ユニット50による昇降圧コンバータ46Bの制御については、以下のように行なうものとした。昇降圧コンバータ46Bを昇圧動作させる際には、トランジスタT21のスイッチング周波数を所定周波数fupとして目標デューティ比Dup*を用いてトランジスタT21のスイッチング制御を行なうものとした。また、昇降圧コンバータ46Bを降圧動作させる際には、トランジスタT11のスイッチング周波数を所定周波数fdnとして目標デューティ比Ddn*を用いてトランジスタT11のスイッチング制御を行なうものとした。
First, the
続いて、第2比較例の電気自動車20Cについて説明する。ハード構成については、実施例の電気自動車20と同一の構成とした。即ち、第2比較例の電気自動車20Cの昇降圧コンバータ46Cは、実施例の電気自動車20の昇降圧コンバータ46と同一である。したがって、電気自動車20Cの図示は省略するものとした。電子制御ユニット50による昇降圧コンバータ46Cの制御については、以下のように行なうものとした。昇降圧コンバータ46Cを昇圧動作させる際には、トランジスタT21,T22のスイッチング周波数を何れも所定周波数fupとして且つトランジスタT21,T22のオンのタイミングが揃う(同期する)ように、目標デューティ比Dup*を用いてトランジスタT21,T22のスイッチング制御を行なうものとした。昇降圧コンバータ46Cを降圧動作させる際には、トランジスタT11,T12のスイッチング周波数を何れも所定周波数fdnとして且つトランジスタT11,T12のオンのタイミングが揃う(同期する)ように、目標デューティ比Ddn*を用いてトランジスタT11,T12のスイッチング制御を行なうものとした。
Next, the electric vehicle 20C of the second comparative example will be described. About a hardware structure, it was set as the structure same as the
次に、実施例と第1比較例と第2比較例との昇降圧コンバータ46,46B,46Cの昇圧動作時の様子について説明する。図3は、第1比較例の場合における昇降圧コンバータ46Bの昇圧動作時の電流の流れの様子を示す説明図である。図3(a)は、トランジスタT21がオンのときの様子を示し、図3(b)は、トランジスタT21がオフのときの様子を示す。図4は、第2比較例の場合における昇降圧コンバータ46Cの昇圧動作時の電流の流れの様子を示す説明図である。図4(a)は、トランジスタT21,T22が共にオンのときの様子を示し、図4(b)は、トランジスタT21,T22が共にオフのときの様子を示す。図5は、実施例の場合における昇降圧コンバータ46の昇圧動作時の電流の流れの様子を示す説明図である。図5(a)は、トランジスタT21がオンでトランジスタT22がオフのときの様子を示し、図5(b)は、トランジスタT21がオフでトランジスタT22がオンのときの様子を示し、図5(c)は、トランジスタT21,T22が共にオフのときの様子を示す。
Next, a description will be given of the state of the step-up / step-down
第1比較例の場合における昇降圧コンバータ46Bの昇圧動作時には、図3に示すように、以下のようになる。トランジスタT21がオンのときには、図3(a)の太線矢印に示すように、バッテリ36,正極ライン44a,リアクトルL,トランジスタT21,負極ライン44bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT21がオフになると、図3(b)の太線矢印に示すように、バッテリ36,正極ライン44a,リアクトルL,ダイオードD11,正極ライン42a,コンデンサ43およびモータ32(図示を省略),負極ライン42b,負極ライン44bの電流経路が形成され、リアクトルLのエネルギが低電圧系電力ライン44(バッテリ36)のエネルギと共に高電圧系電力ライン42(コンデンサ43およびモータ32)に供給される。
As shown in FIG. 3, during the step-up operation of the step-up / step-down
第2比較例の場合における昇降圧コンバータ46Cの昇圧動作時には、図4に示すように、以下のようになる。トランジスタT21,T22が共にオンのときには、図4(a)の太線矢印に示すように、バッテリ36,正極ライン44a,リアクトルL,トランジスタT21,T22,負極ライン44bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT21,T22が共にオフになると、図3(b)の太線矢印に示すように、バッテリ36,正極ライン44a,リアクトルL,ダイオードD11,D12,正極ライン42a,コンデンサ43およびモータ32(図示を省略),負極ライン42b,負極ライン44bの電流経路が形成され、リアクトルLのエネルギが電力ライン44(バッテリ36)のエネルギと共に高電圧系電力ライン42(コンデンサ43およびモータ32)に供給される。
When the step-up / step-down converter 46C is boosted in the second comparative example, as shown in FIG. When both of the transistors T21 and T22 are on, a current path of the
実施例の場合における昇降圧コンバータ46の昇圧動作時には、図5に示すように、以下のようになる。トランジスタT21がオンでトランジスタT22がオフのときには、図5(a)の太線矢印に示すように、バッテリ36,正極ライン44a,リアクトルL,トランジスタT21,負極ライン44bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT21,T22が共にオフとなると、図5(c)の太線矢印に示すように、バッテリ36,正極ライン44a,リアクトルL,ダイオードD11,D12,正極ライン42a,コンデンサ43およびモータ32(図示を省略),負極ライン42b,負極ライン44bの電流経路が形成され、リアクトルLのエネルギが低電圧系電力ライン44(バッテリ36)のエネルギと共に電力ライン42(コンデンサ43およびモータ32)に供給される。また、トランジスタT21がオフでトランジスタT22がオンのときには、図4(b)に示すように、バッテリ36,正極ライン44a,リアクトルL,トランジスタT22,負極ライン44bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT21,T22が共にオフとなると、上述の図4(c)の状態になる。
When the step-up / step-
図6は、実施例と第1比較例と第2比較例との昇降圧コンバータ46,46B,46Cの昇圧動作時のリアクトルLの電流ILの様子の一例を示す説明図である。図中、「Tup」は、各トランジスタのスイッチング周期時間であり、スイッチング周波数(所定周波数fup)の逆数に相当する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the state of the current IL of the reactor L during the step-up operation of the step-up / step-down
図6に示すように、第1比較例および第2比較例では、リアクトルLの電流ILのリプルの周期時間は、スイッチング周期時間Tupと同一となる。即ち、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数は、所定周波数fupと同一となる。そして、このリプルによって、リアクトルLに作用する磁気吸引力が変動してノイズが発生する。このノイズの周波数が可聴域の場合、このノイズによる騒音を運転者に感じさせることがある。これに対して、スイッチング周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも高くすることによって、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも高くすることも考えられる。しかし、この場合、各素子の発熱量が比較的大きくなることによって、各素子の寿命が比較的短くなるなどの弊害が生じる可能性がある。 As shown in FIG. 6, in the first comparative example and the second comparative example, the cycle time of the ripple of the current IL of the reactor L is the same as the switching cycle time Tup. That is, the ripple frequency of the current IL of the reactor L becomes the same as the predetermined frequency fup. The ripple causes the magnetic attractive force acting on the reactor L to fluctuate and generate noise. When the frequency of this noise is in the audible range, the driver may feel noise due to this noise. On the other hand, it is also conceivable that the ripple frequency of the current IL of the reactor L is made higher than the upper limit frequency fmax of the audible range by making the switching frequency higher than the upper limit frequency fmax of the audible range. However, in this case, since the calorific value of each element becomes relatively large, there is a possibility that a bad effect such as a relatively short life of each element may occur.
一方、実施例では、リアクトルLの電流ILの周期時間は、スイッチング周期時間Tupの2分の1となる。即ち、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数は、所定周波数fupの2倍となる。これにより、リアクトルLの電流ILのリプル量(脈動量)を小さくすることができ、リプルに起因するノイズの音圧を低減することができる。そして、上述したように、所定周波数fupを可聴域の上限周波数fmaxの2分の1よりも大きい周波数とするから、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも大きくすることができる。これにより、リアクトルLの電流ILのリプルに起因する騒音を運転者に感じさせるのを抑制することができる。しかも、この所定周波数fupを可聴域の上限周波数fmax以下の周波数とするから、所定周波数fupを可聴域の上限周波数fmaxよりも大きくするものに比して、各素子の発熱量が大きくなるのを抑制することができる。 On the other hand, in the embodiment, the cycle time of the current IL of the reactor L is ½ of the switching cycle time Tup. That is, the ripple frequency of the current IL of the reactor L is twice the predetermined frequency fup. Thereby, the ripple amount (pulsation amount) of the current IL of the reactor L can be reduced, and the sound pressure of noise caused by the ripple can be reduced. As described above, since the predetermined frequency fup is set to a frequency larger than one half of the upper limit frequency fmax of the audible range, the ripple frequency of the current IL of the reactor L is set larger than the upper limit frequency fmax of the audible range. be able to. Thereby, it can suppress making a driver | operator feel the noise resulting from the ripple of the electric current IL of the reactor L. FIG. In addition, since the predetermined frequency fup is set to a frequency equal to or lower than the upper limit frequency fmax of the audible range, the amount of heat generated by each element is larger than that in which the predetermined frequency fup is higher than the upper limit frequency fmax of the audible range. Can be suppressed.
次に、実施例と第1比較例と第2比較例との昇降圧コンバータ46,46B,46Cの降圧動作時の様子について説明する。図7は、第1比較例の場合における昇降圧コンバータ46Bの降圧動作時の電流の流れの様子を示す説明図である。図7(a)は、トランジスタT11がオンのときの様子を示し、図7(b)は、トランジスタT11がオフのときの様子を示す。図8は、第2比較例の場合における昇降圧コンバータ46Cの降圧動作時の電流の流れの様子を示す説明図である。図8(a)は、トランジスタT11,T12が共にオンのときの様子を示し、図8(b)は、トランジスタT11,T12が共にオフのときの様子を示す。図9は、実施例の場合における昇降圧コンバータ46の降圧動作時の電流の流れの様子を示す説明図である。図9(a)は、トランジスタT11がオンでトランジスタT12がオフのときの様子を示し、図9(b)は、トランジスタT11がオフでトランジスタT12がオンのときの様子を示し、図9(c)は、トランジスタT11,T12が共にオフのときの様子を示す。
Next, the state during the step-down operation of the step-up / step-down
第1比較例の場合における昇降圧コンバータ46Bの降圧動作時には、図7に示すように、以下のようになる。トランジスタT11がオンのときには、図7(a)の太線矢印に示すように、コンデンサ43およびモータ32(図示を省略),正極ライン42a,トランジスタT11,リアクトルL,正極ライン44a,バッテリ36,負極ライン44b,負極ライン42bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT11がオフになると、図3(b)の太線矢印に示すように、リアクトルL,正極ライン44a,バッテリ36,負極ライン44b,ダイオードD21の電流経路が形成され、リアクトルLのエネルギが低電圧系電力ライン44(バッテリ36)に供給される。
At the time of step-down operation of the buck-
第2比較例の場合における昇降圧コンバータ46Cの降圧動作時には、図8に示すように、以下のようになる。トランジスタT11,T12がオンのときには、図8(a)の太線矢印に示すように、コンデンサ43およびモータ32(図示を省略),正極ライン42a,トランジスタT11,T12,リアクトルL,正極ライン44a,バッテリ36,負極ライン44b,負極ライン42bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT11,T12がオフになると、図8(b)の太線矢印に示すように、リアクトルL,正極ライン44a,バッテリ36,負極ライン44b,ダイオードD21,D22の電流経路が形成され、リアクトルLのエネルギが低電圧系電力ライン44(バッテリ36)に供給される。
At the time of the step-down operation of the step-up / down converter 46C in the case of the second comparative example, as shown in FIG. When the transistors T11 and T12 are on, as shown by the thick arrows in FIG. 8A, the
実施例の場合における昇降圧コンバータ46の降圧動作時には、図9に示すように、以下のようになる。トランジスタT11がオンでトランジスタT12がオフのときには、図9(a)の太線矢印に示すように、コンデンサ43およびモータ32(図示を省略),正極ライン42a,トランジスタT11,リアクトルL,正極ライン44a,バッテリ36,負極ライン44b,負極ライン42bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT11,T12が共にオフになると、図9(c)の太線矢印に示すように、リアクトルL,正極ライン44a,バッテリ36,負極ライン44b,ダイオードD21,D22の電流経路が形成され、リアクトルLのエネルギが電力ライン44(バッテリ36)に供給される。また、トランジスタT11がオフでトランジスタT12がオンのときには、図9(b)に示すように、コンデンサ43およびモータ32(図示を省略),正極ライン42a,トランジスタT12,リアクトルL,正極ライン44a,バッテリ36,負極ライン44b,負極ライン42bの電流経路が形成され、リアクトルLにエネルギが蓄積される。そして、トランジスタT11,T12が共にオフになると、上述の図9(c)の状態になる。
In the step-down operation of the step-up / down
図10は、実施例と第1比較例と第2比較例との昇降圧コンバータ46,46B,46Cの降圧動作時のリアクトルLの電流ILの様子の一例を示す説明図である。図中、「Tdn」は、各トランジスタのスイッチング周期時間であり、スイッチング周波数(所定周波数fdn)の逆数に相当する。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a state of the current IL of the reactor L during the step-down operation of the step-up / step-down
図10に示すように、第1比較例および第2比較例では、リアクトルLの電流ILのリプルの周期時間は、スイッチング周期時間Tupと同一となる。即ち、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数は、所定周波数fdnと同一となる。そして、このリプルによって、リアクトルLに作用する磁気吸引力が変動してノイズが発生する。このノイズの周波数が可聴域の場合、このノイズによる騒音を運転者に感じさせることがある。これに対して、スイッチング周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも高くすることによって、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも高くすることも考えられる。しかし、この場合、各素子の発熱量が比較的大きくなることによって、各素子の寿命が比較的短くなるなどの弊害が生じる可能性がある。 As shown in FIG. 10, in the first comparative example and the second comparative example, the period time of the ripple of the current IL of the reactor L is the same as the switching period time Tup. That is, the ripple frequency of the current IL of the reactor L is the same as the predetermined frequency fdn. The ripple causes the magnetic attractive force acting on the reactor L to fluctuate and generate noise. When the frequency of this noise is in the audible range, the driver may feel noise due to this noise. On the other hand, it is also conceivable that the ripple frequency of the current IL of the reactor L is made higher than the upper limit frequency fmax of the audible range by making the switching frequency higher than the upper limit frequency fmax of the audible range. However, in this case, since the calorific value of each element becomes relatively large, there is a possibility that a bad effect such as a relatively short life of each element may occur.
一方、実施例では、リアクトルLの電流ILの周期時間は、スイッチング周期時間Tdnの2分の1となる。即ち、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数は、所定周波数fdnの2倍となる。これにより、リアクトルLの電流ILのリプル量(脈動量)を小さくすることができ、リプルに起因するノイズの音圧を低減することができる。そして、上述したように、所定周波数fdnを可聴域の上限周波数fmaxの2分の1よりも大きい周波数とするから、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも大きくすることができる。これにより、リアクトルLの電流ILのリプルに起因する騒音を運転者に感じさせるのを抑制することができる。しかも、この所定周波数fdnを可聴域の上限周波数fmax以下の周波数とするから、所定周波数fdnを可聴域の上限周波数fmaxよりも大きくするものに比して、各素子の発熱量が大きくなるのを抑制することができる。 On the other hand, in the embodiment, the cycle time of the current IL of the reactor L is ½ of the switching cycle time Tdn. That is, the ripple frequency of the current IL of the reactor L is twice the predetermined frequency fdn. Thereby, the ripple amount (pulsation amount) of the current IL of the reactor L can be reduced, and the sound pressure of noise caused by the ripple can be reduced. As described above, since the predetermined frequency fdn is set to a frequency larger than one half of the upper limit frequency fmax of the audible range, the ripple frequency of the current IL of the reactor L is set larger than the upper limit frequency fmax of the audible range. be able to. Thereby, it can suppress making a driver | operator feel the noise resulting from the ripple of the electric current IL of the reactor L. FIG. In addition, since the predetermined frequency fdn is set to a frequency that is equal to or lower than the upper limit frequency fmax of the audible range, the amount of heat generated by each element is larger than that in which the predetermined frequency fdn is higher than the upper limit frequency fmax of the audible range. Can be suppressed.
以上説明した実施例の電気自動車20では、昇降圧コンバータ46を昇圧動作させる際には、トランジスタT21,T22のスイッチング周波数を何れも所定周波数fupとして且つトランジスタT21,T22のオンのタイミングが互いに異なる(所定周波数fupの逆数の2分の1に相当する時間(1/(2・fup))だけずれる)ようにトランジスタT21,T22のスイッチング制御を行なう。ここで、所定周波数fupを、可聴域の上限周波数fmaxの2分の1よりも大きく且つ可聴域の上限周波数fmax以下の周波数とする。また、昇降圧コンバータ46の降圧動作させる際には、トランジスタT11,T12のスイッチング周波数を何れも所定周波数fdnとして且つトランジスタT11,T12のオンのタイミングが互いに異なる(所定周波数fdnの逆数の2分の1に相当する時間(1/(2・fdn))だけずらす)ようにトランジスタT11,T12のスイッチング制御を行なう。ここで、所定周波数fdnを、可聴域の上限周波数fmaxの2分の1よりも大きく且つ可聴域の上限周波数fmax以下の周波数とする。これらより、リアクトルLの電流ILのリプル量(脈動量)を小さくしてリプルに起因するノイズの音圧を低減することができると共にリアクトルLの電流ILのリプルの周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも大きくすることができ、リアクトルLの電流ILのリプルに起因する騒音を運転者に感じさせるのを抑制することができる。しかも、所定周波数fdnを可聴域の上限周波数fmaxよりも大きくするものに比して、各素子の発熱量が大きくなるのを抑制することができる。
In the
実施例の電気自動車20では、昇降圧コンバータ46を昇圧動作させる際には、下アーム(トランジスタT21,T22)のトータルの目標デューティ比Dup*の2分の1の値をトランジスタT21,T22のそれぞれの目標デューティ比Dup1*,Dup2*に設定するものとした。また、昇降圧コンバータ46を降圧動作させる際には、上アーム(トランジスタT11,T12)のトータルの目標デューティ比Ddn*の2分の1の値をトランジスタT11,T12のそれぞれの目標デューティ比Ddn1*,Ddn2*に設定するものとした。しかし、第1比較例や第2比較例の場合に対する実施例の場合の昇降圧コンバータ46での損失の増加を考慮する場合、昇降圧コンバータ46を昇圧動作させる際には、目標デューティ比Dup*の2分の1の値に損失増加分を加えた値を目標デューティ比Dup1*,Dup2*に設定し、昇降圧コンバータ46を降圧動作させる際には、目標デューティ比Ddn*の2分の1の値に損失増加分を加えた値を目標デューティ比Ddn1*,Ddn2*に設定すればよい。
In the
実施例の電気自動車20では、昇降圧コンバータ46は、リアクトルLと4個のトランジスタT11,T12,T21,T22と4個のダイオードD11,D12,D13,D14とを有するものとした。しかし、昇降圧コンバータ46は、リアクトルLと2n(nは3以上の整数)個のトランジスタと2n個のダイオードとを有するものとしてもよい。図11は、変形例の電気自動車120の構成の一例を示す説明図である。この電気自動車120の昇降圧コンバータ146は、リアクトルLと6個のトランジスタT11,T12,T13,T21,T22,T23と6個のダイオードD11,D12,D13,D21,D22,D23とを有する。即ち、nを3としたときに相当する。トランジスタT11,T12,T13は、高電圧系電力ライン42の正極ライン42aとリアクトルLの他方の端子とに互いに並列に接続されている。トランジスタT21,T22,T23は、リアクトルLの他方の端子と低電圧系電力ライン44および高電圧系電力ライン42の負極ライン42b,44bとに互いに並列に接続されている。ダイオードD11,D12,D13,D21,D22,D23は、トランジスタT11,T12,T13,T21,T22,T23に逆方向に並列に接続されている。
In the
この電気自動車120では、昇降圧コンバータ146を昇圧動作させる際には、トランジスタT21,T22,T23のスイッチング周波数を何れも所定周波数fup2として且つトランジスタT21,T22,T23のオンのタイミングが互いに異なる(所定周波数fupの逆数の3分の1に相当する時間(1/(3・fup2)ずつずれる)ように、トランジスタT21,T22,T23のスイッチング制御を行なう。ここで、所定周波数fup2は、可聴域の上限周波数fmaxの3分の1よりも大きく且つ可聴域の上限周波数fmax以下の周波数、例えば、8kHz,9kHz,10kHzなどとした。また、昇降圧コンバータ146を降圧動作させる際には、トランジスタT11,T12,T13のスイッチング周波数を何れも所定周波数fdn2として且つトランジスタT11,T12,T13のオンのタイミングが互いに異なる(所定周波数fdnの逆数の3分の1に相当する時間(1/(3・fdn2)ずつずれる)ように、トランジスタT11,T12,T13のスイッチング制御を行なう。ここで、所定周波数fdn2は、可聴域の上限周波数fmaxの3分の1よりも大きく且つ可聴域の上限周波数fmax以下の周波数、例えば、8kHz,9kHz,10kHzなどとした。
In this
図12は、この変形例と第2比較例との昇降圧コンバータ146,46Cの昇圧動作時のリアクトルLの電流ILの様子の一例を示す説明図である。図中、「Tup2」は、各トランジスタのスイッチング周期時間であり、スイッチング周波数(所定周波数fup2)の逆数に相当する。図12に示すように、リアクトルLの電流ILのリプルの周期時間は、第2比較例ではスイッチング周期時間Tup2と同一となり、この変形例ではスイッチング周期時間Tup2の3分の1となる。即ち、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数は、第2比較例では所定周波数fup2と同一となり、この変形例では、所定周波数fupの3倍となる。これにより、リアクトルLの電流ILのリプル量(脈動量)をより小さくすることができ、リプルに起因するノイズの音圧をより低減することができる。そして、所定周波数fup2を可聴域の上限周波数fmaxの3分の1よりも大きい周波数とすることにより、リアクトルLの電流ILのリプルの周波数を可聴域の上限周波数fmaxよりも大きくすることができ、リアクトルLの電流ILのリプルに起因する騒音を運転者に感じさせるのを抑制することができる。なお、図12では、昇降圧コンバータ146の昇圧動作時の効果について説明したが、昇降圧コンバータ146の降圧動作時については、これと同様に考えることができる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of the state of the current IL of the reactor L during the step-up operation of the step-up / step-down
実施例の電気自動車20では、リアクトルLと4個のトランジスタT11,T12,T21,T22と4個のダイオードD11,D12,D21,D22とを有する昇降圧コンバータ46を備える場合の昇降圧コンバータ46の制御について説明した。また、変形例の電気自動車120では、リアクトルLと6個のトランジスタT11,T12,T13,T21,T22,T23と6個のダイオードD11,D12,D13,D21,D22,D23とを有する昇降圧コンバータ46を備える場合の昇降圧コンバータ146の制御について説明した。これらを踏まえると、リアクトルLと2n個のトランジスタ(n個の上アームのトランジスタおよびn個の下アームのトランジスタ)と2n個のダイオードとを有する昇降圧コンバータを備える場合についても、これらと同様に昇降圧コンバータを制御すればよいと考えられる。昇降圧コンバータを昇圧動作させる際には、n個の下アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも所定周波数fup3として且つn個の下アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なる(所定周波数fup3の逆数のn分の1に相当する時間(1/(n・fup3))ずつずれる)ように、n個の下アームのスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。ここで、所定周波数fup3は、可聴域の上限周波数fmaxのn分の1よりも大きく且つ上限周波数fmax以下の周波数とする。昇降圧コンバータを降圧動作させる際には、n個の上アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも所定周波数fdn3として且つn個の上アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なる(所定周波数fdn3の逆数のn分の1に相当する時間(1/(n・fdn3))ずつずれる)ように、n個の上アームのスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。ここで、所定周波数fdn3は、可聴域の上限周波数fmaxのn分の1よりも大きく且つ上限周波数fmax以下の周波数とする。こうすれば、実施例などと同様の効果を奏することができる。
In the
実施例では、電圧変換装置40は、走行用のモータ32およびバッテリ36と共に電気自動車20に搭載されるものとした。しかし、電圧変換装置は、走行用のモータおよびバッテリに加えて走行用のエンジンを備えるハイブリッド自動車に搭載されるものとしてもよいし、走行用のモータおよびバッテリに加えて燃料電池を備える燃料電池自動車に搭載されるものとしてもよい。
In the embodiment, the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、リアクトルLとトランジスタT11,T12,T21,T22とダイオードD11,D12,D21,D22とを有する昇降圧コンバータ46が「昇降圧コンバータ」に相当し、電子制御ユニット50が「制御手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the step-up / step-
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、電圧変換装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention is applicable to the voltage conversion device manufacturing industry and the like.
20,20B,20C,120 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32 モータ、34 インバータ、36 バッテリ、40 電圧変換装置、42 高電圧系電力ライン、42a 正極ライン、42b 負極ライン、43 コンデンサ、43a 電圧センサ、44 低電圧系電力ライン、44a 正極ライン、44b 負極ライン、45 コンデンサ、45a 電圧センサ、46,46B,46C,146 昇降圧コンバータ、46a 電流センサ、50 電子制御ユニット、60 イグニッションスイッチ、61 シフトレバー、62 シフトポジションセンサ、63 アクセルペダル、64 アクセルペダルポジションセンサ、65 ブレーキペダル、66 ブレーキペダルポジションセンサ、68 車速センサ、D11,D12,D13,D21,D22,D23 ダイオード、L リアクトル、T11,T12,T13,T21,T22,T23 トランジスタ。 20, 20B, 20C, 120 Electric vehicle, 22a, 22b Drive wheel, 24 differential gear, 26 Drive shaft, 32 Motor, 34 Inverter, 36 Battery, 40 Voltage converter, 42 High voltage system power line, 42a Positive line, 42b Negative line, 43 capacitor, 43a Voltage sensor, 44 Low voltage system power line, 44a Positive line, 44b Negative line, 45 capacitor, 45a Voltage sensor, 46, 46B, 46C, 146 Buck-boost converter, 46a Current sensor, 50 Electronic control Unit, 60 Ignition switch, 61 Shift lever, 62 Shift position sensor, 63 Accelerator pedal, 64 Accelerator pedal position sensor, 65 Brake pedal, 66 Brake pedal position sensor, 68 Vehicle speed Sensor, D11, D12, D13, D21, D22, D23 Diode, L reactor, T11, T12, T13, T21, T22, T23 transistor.
Claims (1)
前記n個の上アームのスイッチング素子および前記n個の下アームのスイッチング素子を制御する制御手段と、
を備える電圧変換装置であって、
前記制御手段は、
前記昇降圧コンバータを昇圧動作させる際には、前記n個の下アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも第1所定周波数として且つ前記n個の下アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なるように前記n個の下アームのスイッチング素子を制御し、
前記昇降圧コンバータを降圧動作させる際には、前記n個の上アームのスイッチング素子の各々のスイッチング周波数を何れも第2所定周波数として且つ前記n個の上アームのスイッチング素子の各々のオンのタイミングが互いに異なるように前記n個の上アームのスイッチング素子を制御し、
前記第1所定周波数および前記第2所定周波数は、可聴域の上限周波数のn分の1よりも大きく且つ該上限周波数以下の範囲内で定められる、
電圧変換装置。 A reactor having one terminal connected to the first positive line of the first power line connected to the battery, a second positive line of the second power line connected to the motor, and the other terminal of the reactor are parallel to each other. Are connected in parallel to n (where n is an integer of 2 or more) upper arm switching elements, the other terminal of the reactor, and the first and second negative lines of the first and second power lines. N lower arm switching elements connected, and 2n diodes connected in parallel in opposite directions to each of the n upper arm switching elements and the n lower arm switching elements, A buck-boost converter,
Control means for controlling the n upper arm switching elements and the n lower arm switching elements;
A voltage conversion device comprising:
The control means includes
When the step-up / step-down converter is boosted, the switching frequency of each of the n lower arm switching elements is set to a first predetermined frequency and each of the n lower arm switching elements is turned on. Controlling the switching elements of the n lower arms such that are different from each other,
When the step-up / down converter is stepped down, the switching frequency of each of the n upper arm switching elements is set to a second predetermined frequency, and each of the n upper arm switching elements is turned on. Controlling the switching elements of the n upper arms so that are different from each other,
The first predetermined frequency and the second predetermined frequency are determined within a range greater than 1 / n of the upper limit frequency of the audible range and less than or equal to the upper limit frequency.
Voltage converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112571397A (en) * | 2019-09-30 | 2021-03-30 | 精工爱普生株式会社 | Mobile robot |
-
2015
- 2015-12-17 JP JP2015246036A patent/JP2017112758A/en active Pending
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| CN112571397A (en) * | 2019-09-30 | 2021-03-30 | 精工爱普生株式会社 | Mobile robot |
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