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JP6984553B2 - Boost converter - Google Patents
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Description

本明細書は、電流センサのオフセット制御が可能な昇圧コンバータを開示する。 The present specification discloses a boost converter capable of offset control of a current sensor.

HV(Hybrid Vehicle)システム、PHV(Plug-in Hybrid Vehicle)システム、FC(Fuel Cell)システムでは、二次電池や燃料電池の出力電圧を、走行用モータに適した電圧まで昇圧コンバータで昇圧している。また、電流センサにより、充放電電流を計測することで、電力収支を制御している。関連する技術として、特許文献1の技術が挙げられる。 In HV (Hybrid Vehicle) systems, PHV (Plug-in Hybrid Vehicle) systems, and FC (Fuel Cell) systems, the output voltage of secondary batteries and fuel cells is boosted to a voltage suitable for driving motors by a boost converter. There is. In addition, the power balance is controlled by measuring the charge / discharge current with a current sensor. As a related technique, the technique of Patent Document 1 can be mentioned.

特開2011−217543号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-217543

電流センサの計測値には、電流センサが備える磁性コアの残留磁束によってヒステリシス誤差が含まれてしまう。ヒステリシス誤差により、電力収支にずれが発生してしまう。二次電池に接続されている昇圧コンバータでは、二次電池への回生制御を行うため、二次電池からの出力電流方向が正方向(力行)および負方向(回生)に変化する。よって磁性コアを消磁できるため、ヒステリシス誤差をキャンセルできる。しかし、燃料電池に接続されている昇圧コンバータでは、燃料電池への回生制御を行わないため、燃料電池からの出力電流方向は正方向(力行)のみである。電流センサの磁性コアを消磁できないため、ヒステリシス誤差をキャンセルすることができない。本明細書は、燃料電池に用いられる電流センサにおいて、残留磁束による測定誤差を補正する技術を提供する。 The measured value of the current sensor includes a hysteresis error due to the residual magnetic flux of the magnetic core included in the current sensor. Due to the hysteresis error, the power balance will be out of alignment. In the boost converter connected to the secondary battery, the output current direction from the secondary battery changes in the positive direction (power running) and the negative direction (regeneration) in order to control the regeneration to the secondary battery. Therefore, since the magnetic core can be demagnetized, the hysteresis error can be canceled. However, since the boost converter connected to the fuel cell does not perform regeneration control to the fuel cell, the output current direction from the fuel cell is only in the positive direction (force running). Since the magnetic core of the current sensor cannot be degaussed, the hysteresis error cannot be canceled. The present specification provides a technique for correcting a measurement error due to residual magnetic flux in a current sensor used in a fuel cell.

本明細書が開示する昇圧コンバータは、燃料電池に接続され、燃料電池の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータである。昇圧コンバータは、磁性コアを備え、燃料電池の出力電流を検出する電流センサを備える。昇圧コンバータは、電流センサが検出した出力電流の一定期間内のピーク値を記憶するピークホールド手段を備える。昇圧コンバータは、ピークホールド手段によって記憶されているピーク値に基づいて決定された補正値を用いて、電流センサにより検出される出力電流に含まれている磁性コアの残留磁束によるヒステリシス誤差を補正する補正手段を備える。 The boost converter disclosed in the present specification is a boost converter connected to a fuel cell to boost the output voltage of the fuel cell. The boost converter includes a magnetic core and a current sensor that detects the output current of the fuel cell. The boost converter includes a peak hold means for storing the peak value of the output current detected by the current sensor within a certain period of time. The boost converter uses a correction value determined based on the peak value stored by the peak hold means to correct the hysteresis error due to the residual magnetic flux of the magnetic core contained in the output current detected by the current sensor. A correction means is provided.

燃料電池の出力電流は一方向(力行)のみである。従って燃料電池の出力電流を検出する電流センサの磁性コアを消磁できないため、残留磁束によるヒステリシス誤差は、一度発生すると値は変化しない。そして、前回の最大電流値を超える電流が流れると、その電流値に応じてヒステリシス誤差は大きくなる特性を有している。本明細書が開示する昇圧コンバータでは、ピークホールド手段によって、常に最大電流値を更新している。そして、ピークホールド手段によって記憶されているピーク値に基づいて補正値を決定することで、最大電流値が更新されるたびに補正値も更新することができる。よって、電流通電履歴に応じて変化する残留磁束によるヒステリシス誤差を、補正値を用いてタイムリーに、電流センサの検出値からキャンセルすることが可能となる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 The output current of the fuel cell is only one direction (power running). Therefore, since the magnetic core of the current sensor that detects the output current of the fuel cell cannot be demagnetized, the value of the hysteresis error due to the residual magnetic flux does not change once it occurs. When a current exceeding the previous maximum current value flows, the hysteresis error increases according to the current value. In the boost converter disclosed in the present specification, the maximum current value is constantly updated by the peak hold means. Then, by determining the correction value based on the peak value stored by the peak hold means, the correction value can be updated every time the maximum current value is updated. Therefore, it is possible to timely cancel the hysteresis error due to the residual magnetic flux that changes according to the current energization history from the detected value of the current sensor by using the correction value. Details and further improvements to the techniques disclosed herein will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" section below.

実施例の電源システムを含む燃料電池車の電力系のブロック図である。It is a block diagram of the electric power system of the fuel cell vehicle including the power source system of an Example. リアクトルに流れる電流の波形図である。It is a waveform diagram of the current flowing through a reactor. 燃料電池および二次電池から充放電される電流の波形図である。It is a waveform diagram of the current charged and discharged from a fuel cell and a secondary battery. 磁性コアの残留磁束のヒステリシス特性を示す図である。It is a figure which shows the hysteresis characteristic of the residual magnetic flux of a magnetic core. ヒステリシス誤差曲線を示す図である。It is a figure which shows the hysteresis error curve. コントローラが実行する具体動作のフローチャートである。It is a flowchart of a concrete operation executed by a controller. 測定電流値、更新フラグ、電流ピークホールド値の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the measured current value, the update flag, and the current peak hold value.

(電源システムの構造)
図面を参照して実施例の電源システム2を説明する。図1に、電源システム2を含む燃料電池車100の電力系のブロック図を示す。図1において、モータ22以外の回路が電源システム2である。図1において、実線は電力線を示しており、矢印破線は信号線を示している。
(Structure of power supply system)
The power supply system 2 of the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of an electric power system of a fuel cell vehicle 100 including a power supply system 2. In FIG. 1, the circuit other than the motor 22 is the power supply system 2. In FIG. 1, the solid line indicates a power line, and the broken line arrow indicates a signal line.

燃料電池車100は、モータ22で走行する。モータ22は、燃料電池7の電力、あるいはメインバッテリ3の電力で駆動される。なお、図1では、燃料電池7を単純な記号で示しているが、ここでの「燃料電池7」は、水素を蓄える水素タンク、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池スタック、燃料電池スタックに酸化ガスを供給する酸化ガス供給器、燃料電池スタックに燃料ガスを供給する燃料ガス供給器など、複数のデバイスの集合体である。 The fuel cell vehicle 100 runs on the motor 22. The motor 22 is driven by the electric power of the fuel cell 7 or the electric power of the main battery 3. In FIG. 1, the fuel cell 7 is indicated by a simple symbol, but the "fuel cell 7" here is a hydrogen tank for storing hydrogen, a fuel cell stack in which a plurality of fuel cell cells are stacked, and a fuel cell stack. It is an assembly of a plurality of devices such as an oxide gas supply device that supplies an oxide gas to a fuel cell and a fuel gas supply device that supplies a fuel gas to a fuel cell stack.

一般に、自動車には、運転者のアクセルワークに応答して駆動力をゼロから最大駆動力の間で急激に変化させる能力が要求される。一方、燃料電池は、その出力を急激に変えることが難しい。そのため、燃料電池車は燃料電池に加えてバッテリを備える。実施例の燃料電池車100も、メインバッテリ3を備えている。メインバッテリ3は、再充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、あるいは、ニッケル水素電池である。 In general, automobiles are required to have the ability to rapidly change the driving force from zero to the maximum driving force in response to the driver's accelerator work. On the other hand, it is difficult for a fuel cell to change its output rapidly. Therefore, the fuel cell vehicle is equipped with a battery in addition to the fuel cell. The fuel cell vehicle 100 of the embodiment also includes a main battery 3. The main battery 3 is a rechargeable secondary battery, for example, a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery.

燃料電池7の出力電圧は、例えば、200〜300ボルトである。また、メインバッテリ3の出力電圧は、例えば300ボルトである。一方、走行用のモータ22の最大駆動電圧は600ボルトである。メインバッテリ3と燃料電池7は、電圧コンバータ(双方向DC−DCコンバータ10、FC用電圧コンバータ8)を介してインバータ6に並列に接続されている。インバータ6は、昇圧されたメインバッテリ3の直流電力、及び/又は、昇圧された燃料電池7の直流電力を、モータ22の駆動に適した交流電力に変換し、モータ22に供給する。モータ22は、三相交流モータである。なお、以下、説明を簡単にするために、双方向DC−DCコンバータ10を単純に「DCコンバータ10」と称する場合がある。 The output voltage of the fuel cell 7 is, for example, 200 to 300 volts. The output voltage of the main battery 3 is, for example, 300 volts. On the other hand, the maximum drive voltage of the traveling motor 22 is 600 volts. The main battery 3 and the fuel cell 7 are connected in parallel to the inverter 6 via a voltage converter (bidirectional DC-DC converter 10, FC voltage converter 8). The inverter 6 converts the boosted DC power of the main battery 3 and / or the boosted DC power of the fuel cell 7 into AC power suitable for driving the motor 22 and supplies it to the motor 22. The motor 22 is a three-phase AC motor. Hereinafter, for the sake of simplicity, the bidirectional DC-DC converter 10 may be simply referred to as a “DC converter 10”.

(FC用電圧コンバータ8)
FC用電圧コンバータ8は、燃料電池7の直流電力の電圧をモータ駆動に適した電圧まで昇圧し、インバータ6に供給する。FC用電圧コンバータ8では、トランジスタ84のオンオフにより昇圧動作が実現する。FC用電圧コンバータ8の動作はよく知られているので、詳しい説明は省略する。
(FC voltage converter 8)
The FC voltage converter 8 boosts the DC power voltage of the fuel cell 7 to a voltage suitable for driving the motor and supplies the voltage to the inverter 6. In the FC voltage converter 8, boosting operation is realized by turning the transistor 84 on and off. Since the operation of the FC voltage converter 8 is well known, detailed description thereof will be omitted.

FC用電圧コンバータ8は、リアクトル81、電流センサ82、整流ダイオード83、トランジスタ84、還流ダイオード85、コントローラ86を有している。トランジスタ84は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であり、逆方向には電流が流れない。トランジスタ84には、還流ダイオード85が逆並列接続されている。還流ダイオード85は、トランジスタ84の逆方向の電流をバイパスさせるために備えられている。リアクトル81の一端は、燃料電池7の正極に接続されている。リアクトル81の他端は、電流センサ82を介して、整流ダイオード83とトランジスタ84の直列接続の中点N1に接続されている。整流ダイオード83の中点N1と反対側の端部は、正極12aに接続されている。トランジスタ84の中点N1と反対側の端部は、負極12bおよび燃料電池7の負極に接続されている。 The FC voltage converter 8 includes a reactor 81, a current sensor 82, a rectifier diode 83, a transistor 84, a freewheeling diode 85, and a controller 86. The transistor 84 is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and no current flows in the reverse direction. A freewheeling diode 85 is connected in antiparallel to the transistor 84. The freewheeling diode 85 is provided to bypass the reverse current of the transistor 84. One end of the reactor 81 is connected to the positive electrode of the fuel cell 7. The other end of the reactor 81 is connected to the midpoint N1 of the series connection of the rectifier diode 83 and the transistor 84 via the current sensor 82. The end of the rectifying diode 83 on the opposite side of the midpoint N1 is connected to the positive electrode 12a. The end of the transistor 84 opposite to the midpoint N1 is connected to the negative electrode 12b and the negative electrode of the fuel cell 7.

電流センサ82は、燃料電池7の出力電流を測定するセンサである。電流センサ82は、不図示の磁性コアとホール素子とを備えている。磁性コアは、通電電流が回路周辺に発生させる磁束を集束して測定感度を高めるための部材である。ホール素子は、磁性コアにより集束させた磁束の磁界を検出する素子である。 The current sensor 82 is a sensor that measures the output current of the fuel cell 7. The current sensor 82 includes a magnetic core (not shown) and a Hall element. The magnetic core is a member for increasing the measurement sensitivity by focusing the magnetic flux generated by the energizing current around the circuit. The Hall element is an element that detects the magnetic field of the magnetic flux focused by the magnetic core.

コントローラ86には、電流センサ82の測定データが入力される。またコントローラ86は、トランジスタ84のゲート駆動信号を出力する。コントローラ86は、EEPROM87とCPU88とRAM89を備える。コントローラ86は、ピークホールド手段および補正手段として機能する。ピークホールド手段は、電流センサ82が測定した測定電流の一定期間内のピーク値をRAM89およびEEPROM87に記憶する手段である。補正手段は、RAM89に記憶されているピーク値に基づいて決定されたヒステリシス補正値を用いて、電流センサにより測定される測定電流値に含まれているヒステリシス誤差を補正する手段である。ヒステリシス誤差については後述する。 The measurement data of the current sensor 82 is input to the controller 86. Further, the controller 86 outputs a gate drive signal of the transistor 84. The controller 86 includes an EEPROM 87, a CPU 88, and a RAM 89. The controller 86 functions as a peak hold means and a correction means. The peak hold means is a means for storing the peak value of the measured current measured by the current sensor 82 within a certain period in the RAM 89 and the EEPROM 87. The correction means is a means for correcting the hysteresis error included in the measured current value measured by the current sensor by using the hysteresis correction value determined based on the peak value stored in the RAM 89. The hysteresis error will be described later.

コントローラ86は、補正手段によって補正された測定値を用いることで、燃料電池7の目標発電電力を正確に算出できる。そして目標発電電力に基づいて生成したゲート駆動信号を、トランジスタ84に供給することができる。 The controller 86 can accurately calculate the target generated power of the fuel cell 7 by using the measured value corrected by the correction means. Then, the gate drive signal generated based on the target generated power can be supplied to the transistor 84.

(DCコンバータ10)
DCコンバータ10は、低電圧端11に印加された電力を昇圧して高電圧端12に出力する昇圧機能と、高電圧端12に印加された電力を降圧して低電圧端11に出力する降圧機能の両方を備える。降圧機能は、燃料電池7の出力電力のうち、モータ22の駆動に用いられなかった余剰電力をメインバッテリ3に充電するときに利用される。また、降圧機能は、車両の減速エネルギを使ってモータ22が発電したとき、発電によって得られた回生電力をメインバッテリ3に充電するときにも利用される。高電位側のトランジスタ16aのオンオフにより降圧動作が実現し、低電位側のトランジスタ16bのオンオフにより昇圧動作が実現する。DCコンバータ10の動作はよく知られているので、詳しい説明は省略する。
(DC converter 10)
The DC converter 10 has a step-up function that boosts the power applied to the low-voltage end 11 and outputs it to the high-voltage end 12, and a step-down function that steps down the power applied to the high-voltage end 12 and outputs it to the low-voltage end 11. It has both functions. The step-down function is used when charging the main battery 3 with surplus power that was not used for driving the motor 22 out of the output power of the fuel cell 7. The step-down function is also used when the motor 22 generates electricity using the deceleration energy of the vehicle and when the regenerative power obtained by the power generation is charged to the main battery 3. The step-down operation is realized by turning on / off the transistor 16a on the high potential side, and the step-up operation is realized by turning on / off the transistor 16b on the low potential side. Since the operation of the DC converter 10 is well known, detailed description thereof will be omitted.

DCコンバータ10は、2個のトランジスタ16a、16b、2個のダイオード17a、17b、リアクトル15、フィルタコンデンサ14、平滑コンデンサ5を備えている。DCコンバータ10は、その低電圧端11がメインバッテリ3に接続されており、高電圧端12がインバータ6に接続されている。DCコンバータ10とインバータ6の間に、平滑コンデンサ5が並列に接続されている。2個のトランジスタ16a、16bは、高電圧端12の正極12aと負極12bの間で直列に接続されている。トランジスタ16a、16bは、IGBTである。トランジスタ16aにダイオード17aが逆並列に接続されており、トランジスタ16bにダイオード17bが逆並列に接続されている。リアクトル15の一端は、トランジスタ16a、16bの直列接続の中点に接続されている。リアクトル15の他端は、低電圧端11の正極11aに接続されている。フィルタコンデンサ14は、低電圧端11の正極11aと負極11bの間に接続されている。 The DC converter 10 includes two transistors 16a and 16b, two diodes 17a and 17b, a reactor 15, a filter capacitor 14, and a smoothing capacitor 5. The low voltage end 11 of the DC converter 10 is connected to the main battery 3, and the high voltage end 12 is connected to the inverter 6. A smoothing capacitor 5 is connected in parallel between the DC converter 10 and the inverter 6. The two transistors 16a and 16b are connected in series between the positive electrode 12a and the negative electrode 12b at the high voltage end 12. The transistors 16a and 16b are IGBTs. The diode 17a is connected to the transistor 16a in antiparallel, and the diode 17b is connected to the transistor 16b in antiparallel. One end of the reactor 15 is connected to the midpoint of the series connection of the transistors 16a and 16b. The other end of the reactor 15 is connected to the positive electrode 11a of the low voltage end 11. The filter capacitor 14 is connected between the positive electrode 11a and the negative electrode 11b at the low voltage end 11.

(燃料電池および二次電池における検出電流の特徴)
図2に、昇圧コンバータに備えられたリアクトルに流れる電流の波形図を示す。図2の縦軸は電流を示しており、中心が0Aである。実線で示すリアクトル電流RI1は、燃料電池に接続された昇圧コンバータのリアクトル電流である。点線で示すリアクトル電流RI2は、二次電池に接続された昇圧コンバータのリアクトル電流である。また図3に、燃料電池および二次電池から充放電される電流の波形図を示す。図2の縦軸において上側が力行(すなわち放電)、下側が回生(すなわち充電)を示している。実線で示す燃料電池電流FIは、燃料電池から放電される電流である。点線で示す二次電池電流SIは、二次電池から充電および放電される電流である。
(Characteristics of detected current in fuel cells and secondary batteries)
FIG. 2 shows a waveform diagram of the current flowing through the reactor provided in the boost converter. The vertical axis of FIG. 2 shows the current, and the center is 0A. The reactor current RI1 shown by the solid line is the reactor current of the boost converter connected to the fuel cell. The reactor current RI2 shown by the dotted line is the reactor current of the boost converter connected to the secondary battery. Further, FIG. 3 shows a waveform diagram of the current charged and discharged from the fuel cell and the secondary battery. On the vertical axis of FIG. 2, the upper side shows power running (that is, discharge), and the lower side shows regeneration (that is, charging). The fuel cell current FI shown by the solid line is the current discharged from the fuel cell. The secondary battery current SI shown by the dotted line is the current charged and discharged from the secondary battery.

二次電池は再充電が可能であるが、燃料電池は再充電が可能ではない。従って、図2および図3に示すように、二次電池に接続された昇圧コンバータでは、二次電池への回生制御を行うため、リアクトル電流RI2や二次電池電流SIは、正(力行)および負(回生)に変化する。一方、燃料電池に接続された昇圧コンバータでは、燃料電池への回生制御を行わないため、リアクトル電流RI1や燃料電池電流FIは、正方向(力行)のみである。 Secondary batteries can be recharged, but fuel cells cannot. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, in the boost converter connected to the secondary battery, the reactor current RI2 and the secondary battery current SI are positive (power running) and the secondary battery current SI because the regeneration control to the secondary battery is performed. It changes to negative (regeneration). On the other hand, in the boost converter connected to the fuel cell, the regenerative control to the fuel cell is not performed, so that the reactor current RI1 and the fuel cell current FI are only in the positive direction (force running).

(電流センサの特性)
図4および図5を用いて、電流センサ82の一般的な特性を説明する。図4のグラフの横軸は通電電流(すなわち被測定電流)であり、縦軸は電流センサ82の測定値(すなわち出力電圧)である。図4は、磁性コアの残留磁束のヒステリシス特性を示している。具体的には、被測定電流が負方向から正方向に変化するときの曲線L1と、被測定電流が正方向から負方向に変化するときの曲線L2とが、異なる曲線となる。そして、曲線L1とL2との差が、ヒステリシス誤差となる。
(Characteristics of current sensor)
The general characteristics of the current sensor 82 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The horizontal axis of the graph of FIG. 4 is the energizing current (that is, the measured current), and the vertical axis is the measured value (that is, the output voltage) of the current sensor 82. FIG. 4 shows the hysteresis characteristic of the residual magnetic flux of the magnetic core. Specifically, the curve L1 when the measured current changes from the negative direction to the positive direction and the curve L2 when the measured current changes from the positive direction to the negative direction are different curves. Then, the difference between the curves L1 and L2 becomes a hysteresis error.

図5グラフの横軸は通電電流(すなわち被測定電流)であり、縦軸はヒステリシス誤差である。ヒステリシス誤差曲線HC1〜HC3は、通電電流とヒステリシス誤差との関係を示す曲線である。ヒステリシス誤差曲線HC1は、負のピーク電流P11または正のピーク電流P12によって発生した曲線である。ヒステリシス誤差曲線HC2は、負のピーク電流P21または正のピーク電流P22によって発生した曲線である。ヒステリシス誤差曲線HC3は、負のピーク電流P31または正のピーク電流P32によって発生した曲線である。ヒステリシス誤差曲線がグラフ上に占める面積は、通電電流のピーク値の大きさに比例して大きくなる特性がある。すなわちヒステリシス誤差曲線HC1〜HC3は、この順に、しだいに大きくなる通電電流によって発生している誤差曲線である。図5のヒステリシス誤差曲線H3に示すように、ヒステリシス誤差値は、被測定電流が「0A」のときに最大値E1となる。また負のピーク電流P31や、正のピーク電流P32では、ヒステリシス誤差値が最小(0)となる。 The horizontal axis of the graph of FIG. 5 is the energization current (that is, the measured current), and the vertical axis is the hysteresis error. Hysteresis error curves HC1 to HC3 are curves showing the relationship between the energization current and the hysteresis error. The hysteresis error curve HC1 is a curve generated by a negative peak current P11 or a positive peak current P12. The hysteresis error curve HC2 is a curve generated by a negative peak current P21 or a positive peak current P22. The hysteresis error curve HC3 is a curve generated by a negative peak current P31 or a positive peak current P32. The area occupied by the hysteresis error curve on the graph has the characteristic that it increases in proportion to the magnitude of the peak value of the energizing current. That is, the hysteresis error curves HC1 to HC3 are error curves generated by the energization current that gradually increases in this order. As shown in the hysteresis error curve H3 of FIG. 5, the hysteresis error value becomes the maximum value E1 when the measured current is “0A”. Further, at the negative peak current P31 and the positive peak current P32, the hysteresis error value becomes the minimum (0).

そして図2および図3で説明したように、燃料電池に接続された昇圧コンバータでは、被測定電流は正方向(力行)のみに流れる。すると、図5において使用する領域は、斜線部で示した第1象限の領域A1のみとなる。この場合、ヒステリシス誤差曲線は一度発生すると、消磁されないため変化しない。そして、前回の最大電流値を超える電流が流れると、その電流値に応じてヒステリシス誤差曲線の面積が大きくなる特性を有している。すなわちヒステリシス誤差曲線は、ヒステリシス誤差曲線HC1からHC3へ大きくなる方向へのみ変化する。 Then, as described with reference to FIGS. 2 and 3, in the boost converter connected to the fuel cell, the measured current flows only in the positive direction (power running). Then, the region used in FIG. 5 is only the region A1 in the first quadrant shown by the shaded area. In this case, once the hysteresis error curve occurs, it does not change because it is not degaussed. When a current exceeding the previous maximum current value flows, the area of the hysteresis error curve increases according to the current value. That is, the hysteresis error curve changes only in the direction of increasing from the hysteresis error curve HC1 to HC3.

なお、図5のヒステリシス誤差曲線HC1〜HC3は一例である。様々なピーク電流に応じた多数のヒステリシス誤差曲線が存在する。そしてEEPROM87は、多数のヒステリシス誤差曲線を誤差マップとして記憶している。換言すると、誤差マップを用いれば、あるピーク電流値に対応するヒステリシス誤差曲線を一義に特定することができる。 The hysteresis error curves HC1 to HC3 in FIG. 5 are examples. There are numerous hysteresis error curves for different peak currents. The EEPROM 87 stores a large number of hysteresis error curves as an error map. In other words, the error map can be used to uniquely identify the hysteresis error curve corresponding to a certain peak current value.

(具体動作例)
図6および図7を用いて、実施例の電源システム2の動作例を説明する。図6に、車両のメインスイッチがオンされてからオフされるまでの処理のフローチャートを示す。図6の処理は、車両のメインスイッチ(不図示)がオンされると開始される。S10〜S30までのステップはシステム起動時の処理であり、S40〜S130までのステップは走行中の処理である。
(Specific operation example)
An operation example of the power supply system 2 of the embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows a flowchart of the process from when the main switch of the vehicle is turned on to when the main switch is turned off. The process of FIG. 6 is started when the main switch (not shown) of the vehicle is turned on. The steps S10 to S30 are processes at the time of system startup, and the steps S40 to S130 are processes during traveling.

S10においてCPU88は、前トリップの最終の電流ピークホールド値をEEPROM87から読み出し、現在の電流ピークホールド値としてRAM89に記憶する。S20においてCPU88は、電流ピークホールド値に対応するヒステリシス誤差曲線を決定し、RAM89に記憶させる。これは、前述したように、EEPROM87に記憶されている誤差マップを用いることで実現可能である。 In S10, the CPU 88 reads the final current peak hold value of the previous trip from the EEPROM 87 and stores it in the RAM 89 as the current current peak hold value. In S20, the CPU 88 determines a hysteresis error curve corresponding to the current peak hold value and stores it in the RAM 89. As described above, this can be realized by using the error map stored in the EEPROM 87.

S30においてCPU88は、オフセット学習値αを決定する。オフセット学習値αは、燃料電池7の出力電流が0の時の検出誤差を検出し、その誤差を修正するための値である。オフセット学習値αの決定方法はよく知られているので、詳しい説明は省略する。 In S30, the CPU 88 determines the offset learning value α. The offset learning value α is a value for detecting a detection error when the output current of the fuel cell 7 is 0 and correcting the error. Since the method of determining the offset learning value α is well known, detailed description thereof will be omitted.

S40においてCPU88は、電流センサ82から測定電流値I1を受信する。図7(A)に示すように、測定電流値I1はリプル波形を有しており、ピーク値が複数存在する。 In S40, the CPU 88 receives the measured current value I1 from the current sensor 82. As shown in FIG. 7A, the measured current value I1 has a ripple waveform, and there are a plurality of peak values.

S50においてCPU88は、測定電流値I1のピーク値がRAM89に記憶されている電流ピークホールド値を超えているか否かを判断する。そして超えている場合には更新フラグを立てる。更新フラグが立った場合(S50:YES)にはS60へ進む。S60においてCPU88は、測定電流値I1のピーク値を、新たな電流ピークホールド値としてRAM89に上書き記憶する。図7の例では、時刻t1において、測定電流値I1のピーク値IP1がRAM89に記憶されている電流ピークホールド値PH1を超えたと判断され、更新フラグF1が立てられる(図7(B))。従って、電流ピークホールド値がPH1からPH2へ更新される(図7(C))。同様に、時刻t2においても測定電流値I1のピーク値IP2が電流ピークホールド値PH2を超えたと判断され、更新フラグF2が立てられ、電流ピークホールド値がPH2からPH3へ更新される。 In S50, the CPU 88 determines whether or not the peak value of the measured current value I1 exceeds the current peak hold value stored in the RAM 89. And if it exceeds, the update flag is set. If the update flag is set (S50: YES), the process proceeds to S60. In S60, the CPU 88 overwrites and stores the peak value of the measured current value I1 in the RAM 89 as a new current peak hold value. In the example of FIG. 7, at time t1, it is determined that the peak value IP1 of the measured current value I1 exceeds the current peak hold value PH1 stored in the RAM 89, and the update flag F1 is set (FIG. 7B). Therefore, the current peak hold value is updated from PH1 to PH2 (FIG. 7 (C)). Similarly, at time t2, it is determined that the peak value IP2 of the measured current value I1 exceeds the current peak hold value PH2, the update flag F2 is set, and the current peak hold value is updated from PH2 to PH3.

S70においてCPU88は、電流ピークホールド値に対応するヒステリシス誤差曲線を決定する。これは、前述したように、EEPROM87に記憶されている誤差マップを用いることで実現可能である。S80においてCPU88は、決定したヒステリシス誤差曲線をRAM89に上書き記憶させる。これによりヒステリシス誤差曲線が更新される。そしてS100へ進む。 In S70, the CPU 88 determines a hysteresis error curve corresponding to the current peak hold value. As described above, this can be realized by using the error map stored in the EEPROM 87. In S80, the CPU 88 overwrites and stores the determined hysteresis error curve in the RAM 89. This updates the hysteresis error curve. Then proceed to S100.

一方、S50で更新フラグが立たなかった場合(S50:NO)には、S90へ進み、ヒステリシス誤差曲線を現状維持する。そしてS100へ進む。 On the other hand, when the update flag is not set in S50 (S50: NO), the process proceeds to S90 and the hysteresis error curve is maintained as it is. Then proceed to S100.

S100においてCPU88は、S40で測定された測定電流値I1と記憶されているヒステリシス誤差曲線から、ヒステリシス補正値βを決定する。S110においてCPU88は、測定電流値I1を補正する。具体的には、測定電流値I1に、S30で決定したオフセット学習値αと、S100で決定したヒステリシス補正値βを加算する。 In S100, the CPU 88 determines the hysteresis correction value β from the measured current value I1 measured in S40 and the stored hysteresis error curve. In S110, the CPU 88 corrects the measured current value I1. Specifically, the offset learning value α determined in S30 and the hysteresis correction value β determined in S100 are added to the measured current value I1.

S120においてCPU88は、車両のメインスイッチがオフされたか否かを判断する。否定判断される場合(S120:NO)にはS40へ戻り、肯定判断される場合(S120:YES)にはS130へ進む。S130においてCPU88は、RAM89に記憶されている電流ピークホールド値をEEPROM87に記憶させる。これにより、電流ピークホールド値を次トリップまで保存できる。 In S120, the CPU 88 determines whether or not the main switch of the vehicle has been turned off. If a negative judgment is made (S120: NO), the process returns to S40, and if a positive judgment is made (S120: YES), the process proceeds to S130. In S130, the CPU 88 stores the current peak hold value stored in the RAM 89 in the EEPROM 87. As a result, the current peak hold value can be saved until the next trip.

(効果)
本明細書が開示するFC用電圧コンバータ8では、ピークホールド手段として機能するコントローラ86によって、常に電流ピークホールド値を更新している(S60)。そして、更新された電流ピークホールド値に基づいて誤差マップを参照することにより、最適なヒステリシス誤差曲線を決定することができるとともに(S70)、決定したヒステリシス誤差曲線からヒステリシス補正値βを決定することができる(S100)。よって、電流通電履歴に応じて変化する残留磁束によるヒステリシス誤差を、タイムリーに、測定電流値I1からキャンセルすることが可能となる。
(effect)
In the FC voltage converter 8 disclosed in the present specification, the current peak hold value is constantly updated by the controller 86 functioning as the peak hold means (S60). Then, the optimum hysteresis error curve can be determined by referring to the error map based on the updated current peak hold value (S70), and the hysteresis correction value β is determined from the determined hysteresis error curve. Can be done (S100). Therefore, it is possible to timely cancel the hysteresis error due to the residual magnetic flux that changes according to the current energization history from the measured current value I1.

前トリップの電流ピークホールド値をEEPROM87に記憶させるとともに(S130)、前トリップの最終の電流ピークホールド値を読み出すことで(S10)、前トリップで決定していたヒステリシス誤差曲線を次トリップにも引き継ぐことが可能となる(S20)。これにより、電流センサ82の磁性コアには残留磁束が残っているのに誤差補正量が0となってしまうことで、測定電流値I1の誤差が拡大してしまう、といった事態の発生を抑制することができる。 By storing the current peak hold value of the previous trip in the EEPROM 87 (S130) and reading the final current peak hold value of the previous trip (S10), the hysteresis error curve determined in the previous trip is inherited by the next trip. Is possible (S20). As a result, the error correction amount becomes 0 even though the residual magnetic flux remains in the magnetic core of the current sensor 82, so that the occurrence of a situation in which the error of the measured current value I1 is expanded is suppressed. be able to.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples exemplified above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in the present specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.

(変形例)
S10では、前トリップの最終の電流ピークホールド値を読み出すとしたが、この形態に限られない。例えば前トリップの最終のヒステリシス誤差曲線を読み出してもよい。この場合、S20の処理を省略することができる。
(Modification example)
In S10, the final current peak hold value of the previous trip is read out, but the present invention is not limited to this mode. For example, the final hysteresis error curve of the previous trip may be read out. In this case, the processing of S20 can be omitted.

2:電源システム 3:メインバッテリ 6:インバータ 7:燃料電池 8:FC用電圧コンバータ 10:DCコンバータ(双方向DC−DCコンバータ) 22:モータ 81:リアクトル 82:電流センサ 86:コントローラ 87:EEPROM 88:CPU 89:RAM 100:燃料電池車 2: Power supply system 3: Main battery 6: Inverter 7: Fuel cell 8: FC voltage converter 10: DC converter (bidirectional DC-DC converter) 22: Motor 81: Reactor 82: Current sensor 86: Controller 87: EEPROM 88 : CPU 89: RAM 100: Fuel cell vehicle

Claims (1)

燃料電池に接続され、前記燃料電池の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータであって、
磁性コアを備え、前記燃料電池の出力電流を検出する電流センサと、
前記電流センサが検出した前記出力電流の一定期間内のピーク値を記憶するピークホールド手段と、
前記ピークホールド手段によって記憶されているピーク値に基づいて決定された補正値を用いて、前記電流センサにより検出される前記出力電流に含まれている前記磁性コアの残留磁束によるヒステリシス誤差を補正する補正手段と、
を備える昇圧コンバータ。
A boost converter that is connected to a fuel cell and boosts the output voltage of the fuel cell.
A current sensor equipped with a magnetic core to detect the output current of the fuel cell,
A peak hold means for storing the peak value of the output current detected by the current sensor within a certain period, and
Using the correction value determined based on the peak value stored by the peak hold means, the hysteresis error due to the residual magnetic flux of the magnetic core included in the output current detected by the current sensor is corrected. Correction means and
A boost converter with.
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JP4874674B2 (en) * 2006-02-28 2012-02-15 株式会社東芝 Power conversion control device
JP2010279150A (en) * 2009-05-28 2010-12-09 Toyota Motor Corp Device for detecting reactor capacity change
JP5462387B1 (en) * 2013-04-18 2014-04-02 三菱電機株式会社 In-vehicle engine control apparatus and control method thereof

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