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JP7490976B2 - Power Converter - Google Patents
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本明細書が開示する技術は、電力変換器に関する。特に、車載電池と車載蓄電器の間で電圧を変圧する電圧コンバータと、電流センサと、コントローラを備えている電力変換器に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a power converter. In particular, the technology relates to a power converter that includes a voltage converter that converts voltage between an on-board battery and an on-board storage battery, a current sensor, and a controller.

電気自動車に搭載される電力変換器は、車載電池と車載蓄電器の間に配置されている電圧コンバータによって車載電池の出力電圧を昇圧して電気自動車の走行用モータに伝達する。走行用モータに伝達する電圧を平滑化するために、電圧コンバータは、コンデンサ等の車載蓄電器と走行用モータに接続されている。また電力変換器は、走行用モータが発電した電力(回生電力)を電圧コンバータによって降圧して車載電池を充電する。電圧コンバータは、リアクトルに電流を流すことで、電気エネルギを磁気エネルギに変換して変圧する。電力変換器は、リアクトルを流れる電流を検知する電流センサを備えており、電力変換器のコントロ-ラは、電流センサの検知した電流値によって電圧コンバータのスイッチング素子を制御する。なお、本明細書における「電気自動車」には、モータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車が含まれる。 The power converter installed in an electric vehicle boosts the output voltage of the on-board battery using a voltage converter arranged between the on-board battery and the on-board storage battery, and transmits it to the electric vehicle's driving motor. In order to smooth the voltage transmitted to the driving motor, the voltage converter is connected to an on-board storage battery such as a capacitor and the driving motor. The power converter also uses the voltage converter to step down the power (regenerative power) generated by the driving motor and charge the on-board battery. The voltage converter converts and transforms electrical energy into magnetic energy by passing a current through a reactor. The power converter is equipped with a current sensor that detects the current flowing through the reactor, and the power converter's controller controls the switching element of the voltage converter based on the current value detected by the current sensor. In this specification, "electric vehicle" includes hybrid vehicles equipped with both a motor and an engine.

リアクトルを流れる電流を検知する電流センサに誤差が生じると、電圧コンバータのスイッチング素子を的確に制御できない。電流センサに誤差を生じると、実際には電流が流れていないにも関わらず、電流センサの出力が0A(ゼロアンペア)以外を示す。この現象は、ゼロ点(原点)のずれとして知られている。 If an error occurs in the current sensor that detects the current flowing through the reactor, the switching element of the voltage converter cannot be controlled accurately. If an error occurs in the current sensor, the output of the current sensor will indicate something other than 0 A (zero amperes) even though no current is actually flowing. This phenomenon is known as a zero point (origin) shift.

ゼロ点のずれを補正する技術が例えば特許文献1に開示されている。電流センサのゼロ点がずれる量は、電流センサの温度によって異なる。特許文献1の電力変換器(特許文献1では、昇圧コンバータ装置と称している)は、電流センサが所定の温度範囲内の温度となったときに、ゼロ点のずれを補正する補正量を変更することで温度特性による誤差を小さくしている。 A technology for correcting the zero point shift is disclosed in, for example, Patent Document 1. The amount by which the zero point of the current sensor shifts varies depending on the temperature of the current sensor. The power converter in Patent Document 1 (referred to as a boost converter device in Patent Document 1) reduces errors due to temperature characteristics by changing the amount of correction used to correct the zero point shift when the current sensor is within a specified temperature range.

特開2019-106744号公報JP 2019-106744 A

電力変換器の電流センサは、磁性コアを備えている。電流センサは、計測対象である電流に起因して磁性コアに生じる磁束から電流値を計測する。また、リアクトルも、コイルを挿通する磁性コアを備えている。磁性コアを備えている電流センサやリアクトルに一定時間同じ方向に電流が流れると、電流センサやリアクトルが備える磁性コアが着磁する。その結果、電流センサの計測値にはヒステリシス誤差が含まれる。特許文献1の電力変換器は、ヒステリシス誤差が含まれている計測値に基づいて電流センサのゼロ点を補正するおそれがある。ヒステリシス誤差が含まれている計測値に基づいて電流センサのゼロ点を補正すると、ゼロ点がヒステリシス誤差の分だけずれる。ヒステリシス誤差によってずれたゼロ点を基準として電流値を計測すると、電力収支にずれが発生してしまう。本明細書では、ゼロ点を補正する際のヒステリシス誤差を小さくすることができる電力変換器を提供する。 The current sensor of the power converter has a magnetic core. The current sensor measures the current value from the magnetic flux generated in the magnetic core due to the current to be measured. The reactor also has a magnetic core through which a coil is inserted. When a current flows in the same direction for a certain period of time through a current sensor or a reactor that has a magnetic core, the magnetic core of the current sensor or the reactor becomes magnetized. As a result, the measurement value of the current sensor contains a hysteresis error. The power converter of Patent Document 1 may correct the zero point of the current sensor based on a measurement value that contains a hysteresis error. If the zero point of the current sensor is corrected based on a measurement value that contains a hysteresis error, the zero point will shift by the amount of the hysteresis error. If the current value is measured based on the zero point that is shifted due to the hysteresis error, a shift will occur in the power balance. This specification provides a power converter that can reduce the hysteresis error when correcting the zero point.

本明細書が開示する電力変換器は、車載電池と車載蓄電器の間で電圧を変圧する電圧コンバータと、電流センサと、コントローラを備えている。電圧コンバータは、上側スイッチング素子と、上側スイッチング素子に直列に接続されている下側スイッチング素子と、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子の中点に一端が接続されており、他端が車載電池に接続されているリアクトルを備えている。電流センサは、磁性コアを備えており、リアクトルを流れる電流に起因して磁性コアに生じる磁束からリアクトルを流れる電流値を計測する。コントローラは、車両が停止状態にあり、電流センサの計測値またはその時間微分値が予め定められた閾値より小さく、かつ、車載蓄電器の電圧が電池電圧より高いという条件を満たすタイミングを選択して、所定時間の間、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子を交互にオンオフする。コントローラは、その後の電流センサの計測値に基づいて電流センサのゼロ点を補正する。 The power converter disclosed in this specification includes a voltage converter that transforms the voltage between the vehicle battery and the vehicle storage battery, a current sensor, and a controller. The voltage converter includes an upper switching element, a lower switching element connected in series to the upper switching element, and a reactor with one end connected to the midpoint between the upper switching element and the lower switching element and the other end connected to the vehicle battery. The current sensor includes a magnetic core and measures the current value flowing through the reactor from the magnetic flux generated in the magnetic core due to the current flowing through the reactor. The controller selects a timing that satisfies the conditions that the vehicle is in a stopped state, the measurement value of the current sensor or its time derivative is smaller than a predetermined threshold value, and the voltage of the vehicle storage battery is higher than the battery voltage, and alternately turns on and off the upper switching element and the lower switching element for a predetermined time. The controller corrects the zero point of the current sensor based on the measurement value of the current sensor thereafter.

電流センサの計測値に誤差が含まれていると、リアクトルに電流が流れていない場合であっても、電流センサの計測値は0Aにならない。コントローラは、電流センサの計測値またはその時間微分値が予め定められた閾値より小さく、車載蓄電器の電圧が電池電圧より高いという条件を満たすタイミングを選択して、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子を交互にオンオフする。ここで用いる閾値は、電流センサに電流が流れていないと推測できる値であり、生じ得る誤差またはその時間微分値よりは大きい値である。車載蓄電器の電圧が電池電圧より高いという条件を満たすタイミングで上側スイッチング素子と下側スイッチング素子が交互にオンオフされると、電流センサおよびリアクトルに流れる電流の向きが交互に入れ替わる。すなわち、車載蓄電器の電圧が電池電圧より高いという条件を満たすタイミングで上側スイッチング素子と下側スイッチング素子が交互にオンオフすると、電流センサおよびリアクトルに0Aを跨ぐ波形を有する交流電流が流れる。0Aを跨ぐ波形を有する交流電流は、ヒステリシス誤差を小さくする。上述した電力変換器のコントローラは、交流電流によりヒステリシス誤差が小さくなった後の電流センサの計測値に基づいてゼロ点を補正する。すなわち、本明細書が開示する電力変換器は、ゼロ点を補正する際のヒステリシス誤差を小さくすることができる。 If the measurement value of the current sensor contains an error, the measurement value of the current sensor will not be 0 A even if no current is flowing through the reactor. The controller selects a timing that satisfies the condition that the measurement value of the current sensor or its time differential value is smaller than a predetermined threshold value and the voltage of the on-board storage battery is higher than the battery voltage, and alternately turns on and off the upper switching element and the lower switching element. The threshold value used here is a value that can be assumed to indicate that no current is flowing through the current sensor, and is a value larger than the possible error or its time differential value. When the upper switching element and the lower switching element are alternately turned on and off at a timing that satisfies the condition that the voltage of the on-board storage battery is higher than the battery voltage, the direction of the current flowing through the current sensor and the reactor alternates. In other words, when the upper switching element and the lower switching element are alternately turned on and off at a timing that satisfies the condition that the voltage of the on-board storage battery is higher than the battery voltage, an AC current having a waveform that crosses 0 A flows through the current sensor and the reactor. The AC current having a waveform that crosses 0 A reduces the hysteresis error. The controller of the above-mentioned power converter corrects the zero point based on the measurement value of the current sensor after the hysteresis error is reduced by the AC current. In other words, the power converter disclosed in this specification can reduce the hysteresis error when correcting the zero point.

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。 Details and further improvements of the technology disclosed in this specification are explained in the "Description of Embodiments" below.

実施例の電力変換器を搭載する電気自動車のブロック図である。1 is a block diagram of an electric vehicle equipped with a power converter according to an embodiment of the present invention. 電流センサの計測値の変化を示すグラフである。4 is a graph showing changes in the measurement value of a current sensor. ヒステリシス曲線を示すグラフである。1 is a graph showing a hysteresis curve. ゼロ点補正時にコントローラが実行する処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a process executed by a controller during zero point correction. ゼロ点補正時の電流センサの計測値を示すグラフである。11 is a graph showing a measurement value of a current sensor during zero point correction.

図面を参照して実施例の電力変換器について説明する。図1は、実施例の電力変換器5を搭載している電気自動車100の電力系のブロック図を示す。電気自動車100は、メインバッテリ2、システムメインリレー4、電力変換器5、車載蓄電器7、インバータ20、走行用モータ8を備えている。 The power converter of the embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of the power system of an electric vehicle 100 equipped with a power converter 5 of the embodiment. The electric vehicle 100 includes a main battery 2, a system main relay 4, a power converter 5, an on-board storage battery 7, an inverter 20, and a traction motor 8.

メインバッテリ2は、モータ8を駆動するために電気自動車100に搭載される電池である。すなわち、メインバッテリ2は車載電池である。メインバッテリ2の出力電圧は100ボルトを超える。メインバッテリ2は、例えばリチウムイオン電池である。モータ8は、三相交流モータである。電力変換器5は、システムメインリレー4を介してメインバッテリ2に接続されているとともに、車載蓄電器7とインバータ20を介してモータ8に接続されている。電力変換器5は、メインバッテリ2が出力する電圧をモータ8の駆動電圧に昇圧して車載蓄電器7に蓄電したり、車載蓄電器7の電圧をメインバッテリ2の電圧に降圧してメインバッテリ2を充電したりする。 The main battery 2 is a battery mounted on the electric vehicle 100 to drive the motor 8. That is, the main battery 2 is an on-board battery. The output voltage of the main battery 2 exceeds 100 volts. The main battery 2 is, for example, a lithium-ion battery. The motor 8 is a three-phase AC motor. The power converter 5 is connected to the main battery 2 via the system main relay 4, and is connected to the motor 8 via the on-board storage battery 7 and the inverter 20. The power converter 5 boosts the voltage output by the main battery 2 to the drive voltage of the motor 8 and stores it in the on-board storage battery 7, or reduces the voltage of the on-board storage battery 7 to the voltage of the main battery 2 to charge the main battery 2.

システムメインリレー4は、コントローラ6によって制御される。システムメインリレー4は、ノーマルオープンタイプであり、電力が供給されていない間はオープン状態に保持される。車両のメインスイッチ31がオフからオンに切り替えられると、コントローラ6は、システムメインリレー4を閉じ、メインバッテリ2を電力変換器5に接続する。車両のメインスイッチ31がオンからオフに切り替えられると、コントローラ6は、システムメインリレー4を開き、メインバッテリ2を電力変換器5から切り離す。図示は省略しているが、電気自動車100は、サブバッテリを備えている。サブバッテリは、コントローラ6やシステムメインリレー4などの小電力機器へ電力を供給する。 The system main relay 4 is controlled by the controller 6. The system main relay 4 is a normally open type and is held in an open state while power is not being supplied. When the vehicle's main switch 31 is switched from off to on, the controller 6 closes the system main relay 4 and connects the main battery 2 to the power converter 5. When the vehicle's main switch 31 is switched from on to off, the controller 6 opens the system main relay 4 and disconnects the main battery 2 from the power converter 5. Although not shown in the figure, the electric vehicle 100 is equipped with a sub-battery. The sub-battery supplies power to low-power devices such as the controller 6 and the system main relay 4.

図中の矢印付き破線は信号の流れを示している。先に述べたように、コントローラ6は、システムメインリレー4を制御する。また、コントローラ6は、車速センサ32やアクセル開度センサ33のセンサデータに基づいて、モータ8の目標出力値を算出する。コントローラ6は、目標出力値が実現されるように、電力変換器5とインバータ20を制御する。後述するように電力変換器5は、いくつかのスイッチング素子を備えており、コントローラ6は、電力変換器5の出力が目標出力値に一致するように、電力変換器5のスイッチング素子を制御する。 The dashed lines with arrows in the diagram indicate the flow of signals. As mentioned above, the controller 6 controls the system main relay 4. The controller 6 also calculates the target output value of the motor 8 based on sensor data from the vehicle speed sensor 32 and the accelerator opening sensor 33. The controller 6 controls the power converter 5 and the inverter 20 so that the target output value is realized. As will be described later, the power converter 5 has several switching elements, and the controller 6 controls the switching elements of the power converter 5 so that the output of the power converter 5 matches the target output value.

電力変換器5は、双方向電圧コンバータ10と、コントローラ6を備えている。双方向電圧コンバータ10の低電圧端11(低電圧正極端11a、低電圧負極端11b)がシステムメインリレー4を介してメインバッテリ2に接続されている。高電圧端12(高電圧正極端12a、高電圧負極端12b)が、平滑コンデンサ7とインバータ20に接続されている。高電圧端12は、平滑コンデンサ7とインバータ20を介してモータ8に接続されている。 The power converter 5 includes a bidirectional voltage converter 10 and a controller 6. The low-voltage end 11 (low-voltage positive terminal 11a, low-voltage negative terminal 11b) of the bidirectional voltage converter 10 is connected to the main battery 2 via the system main relay 4. The high-voltage end 12 (high-voltage positive terminal 12a, high-voltage negative terminal 12b) is connected to the smoothing capacitor 7 and the inverter 20. The high-voltage end 12 is connected to the motor 8 via the smoothing capacitor 7 and the inverter 20.

平滑コンデンサ7は、双方向電圧コンバータ10の高電圧正極端12aと高電圧負極端12bの間に接続されている。平滑コンデンサ7は、双方向電圧コンバータ10とインバータ20の間を流れる電圧の脈動を抑えるために電気自動車100に搭載される車載蓄電器である。また、フィルタコンデンサ14が、低電圧正極端11aと低電圧負極端11bの間に接続されている。 The smoothing capacitor 7 is connected between the high-voltage positive terminal 12a and the high-voltage negative terminal 12b of the bidirectional voltage converter 10. The smoothing capacitor 7 is an on-board storage device mounted on the electric vehicle 100 to suppress pulsation of the voltage flowing between the bidirectional voltage converter 10 and the inverter 20. In addition, the filter capacitor 14 is connected between the low-voltage positive terminal 11a and the low-voltage negative terminal 11b.

インバータ20は、双方向電圧コンバータ10が出力して平滑コンデンサ7で平滑化した直流電力を交流電力に変換してモータ8に供給する。モータ8は、車両の慣性エネルギを使って発電する場合もある。モータ8が発電した電力は回生電力と呼ばれる。インバータ20は、モータ8の回生電力(交流電力)を直流電力に変換して双方向電圧コンバータ10に供給することもできる。インバータ20の回路構成は良く知られているので、図示と説明は省略する。 The inverter 20 converts the DC power output by the bidirectional voltage converter 10 and smoothed by the smoothing capacitor 7 into AC power and supplies it to the motor 8. The motor 8 may generate power using the inertial energy of the vehicle. The power generated by the motor 8 is called regenerative power. The inverter 20 can also convert the regenerative power (AC power) of the motor 8 into DC power and supply it to the bidirectional voltage converter 10. The circuit configuration of the inverter 20 is well known, so illustrations and explanations are omitted.

双方向電圧コンバータ10は、メインバッテリ2の電圧を昇圧して平滑コンデンサ7とインバータ20に供給する昇圧機能と、平滑コンデンサ7とインバータ20から供給される回生電力(直流電力)の電圧を降圧してメインバッテリ2へ供給する降圧機能を備えている。以下では、説明の便宜上、双方向電圧コンバータ10を単純に電圧コンバータ10と称する。 The bidirectional voltage converter 10 has a boost function that boosts the voltage of the main battery 2 and supplies it to the smoothing capacitor 7 and the inverter 20, and a step-down function that steps down the voltage of the regenerative power (DC power) supplied from the smoothing capacitor 7 and the inverter 20 and supplies it to the main battery 2. Hereinafter, for ease of explanation, the bidirectional voltage converter 10 will be simply referred to as the voltage converter 10.

電圧コンバータ10の回路構成を説明する。電圧コンバータ10は、フィルタコンデンサ14、リアクトル15、スイッチング素子16a、16b、還流ダイオード17a、17bを備えている。電圧コンバータ10は、さらに、電流センサ18と、電圧センサ13a、13bを備えている。2個のスイッチング素子16a、16bは、高電圧正極端12aと、高電圧負極端12bの間に直列に接続されている。以下では、高電圧正極端12aに近い側のスイッチング素子16aを上側スイッチング素子16aと称し、高電圧負極端12bに近い側のスイッチング素子16bを下側スイッチング素子16bと称する場合がある。スイッチング素子16a、16bは、n型のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、あるいは、n型のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)である。スイッチング素子16a、16bは、ターンオンすると、コレクタ(ドレイン)からエミッタ(ソース)へ電流を通す。 The circuit configuration of the voltage converter 10 will be described. The voltage converter 10 includes a filter capacitor 14, a reactor 15, switching elements 16a and 16b, and freewheel diodes 17a and 17b. The voltage converter 10 further includes a current sensor 18 and voltage sensors 13a and 13b. The two switching elements 16a and 16b are connected in series between the high voltage positive terminal 12a and the high voltage negative terminal 12b. In the following, the switching element 16a closer to the high voltage positive terminal 12a may be referred to as the upper switching element 16a, and the switching element 16b closer to the high voltage negative terminal 12b may be referred to as the lower switching element 16b. The switching elements 16a and 16b are n-type IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or n-type MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). When switching elements 16a and 16b are turned on, they pass current from the collector (drain) to the emitter (source).

上側スイッチング素子16aには還流ダイオード17aが逆並列に接続されており、下側スイッチング素子16bには還流ダイオード17bが逆並列に接続されている。より詳しくは、上側スイッチング素子16aのコレクタ(ドレイン)に還流ダイオード17aのカソードが接続されており、エミッタ(ソース)に還流ダイオード17aのアノードが接続されている。下側スイッチング素子16bと還流ダイオード17bの接続関係も同様である。 The freewheel diode 17a is connected in anti-parallel to the upper switching element 16a, and the freewheel diode 17b is connected in anti-parallel to the lower switching element 16b. More specifically, the cathode of the freewheel diode 17a is connected to the collector (drain) of the upper switching element 16a, and the anode of the freewheel diode 17a is connected to the emitter (source). The connection relationship between the lower switching element 16b and the freewheel diode 17b is also similar.

リアクトル15は、2個のスイッチング素子16a、16bの直列接続の中点と、低電圧正極端11aの間に接続されている。すなわち、リアクトル15は、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bの中点に一端が接続されており、他端がシステムメインリレー4を介してメインバッテリ2に接続されている。図示は省略したが、リアクトル15は、コイルと、磁性体で形成された圧粉コアを備えている。コイルは、圧粉コアに巻回されている。リアクトル15のコイルに電流が流れると、コアに磁束が生じる。リアクトル15は、コイルに流れた電流の電気エネルギを圧粉コアの磁気エネルギに変換することで、電圧を変圧する。 The reactor 15 is connected between the midpoint of the series connection of the two switching elements 16a, 16b and the low-voltage positive pole terminal 11a. That is, one end of the reactor 15 is connected to the midpoint of the upper switching element 16a and the lower switching element 16b, and the other end is connected to the main battery 2 via the system main relay 4. Although not shown in the figure, the reactor 15 includes a coil and a dust core formed of a magnetic material. The coil is wound around the dust core. When a current flows through the coil of the reactor 15, a magnetic flux is generated in the core. The reactor 15 transforms the voltage by converting the electric energy of the current flowing through the coil into the magnetic energy of the dust core.

上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bの中点と、リアクトル15の間に電流センサ18が接続されている。電流センサ18は、リアクトル15に流れる電流を計測する。図1の上部の拡大図に示されるように、電流センサ18は、磁性コア18aを備えている。磁性コア18aは、一部に切り欠きを備えているリング形状を有しており、磁性コア18aの切り欠きにはホール素子18bが配置されている。磁性コア18aは、リアクトル15に接続される導体(例えば、バスバ)を挿通させる。リアクトル15に流れる電流が磁性コア18aを通過すると、その電流によって磁性コア18aに磁束が生じる。リアクトル15を流れる電流に起因して磁性コア18aに生じた磁束は、ホール素子18bによって出力電圧に変換される。磁性コア18aに生じる磁束は、リアクトル15を流れる電流の大きさによって変化する。リアクトル15を流れる電流が大きくなると、ホール素子18bの出力電圧も大きくなる。リアクトル15を流れる電流が小さくなると、ホール素子18bの出力電圧も小さく。このように、電流センサ18は、磁性コア18aに生じる磁束からリアクトル15を流れる電流値を計測する。 A current sensor 18 is connected between the midpoint of the upper switching element 16a and the lower switching element 16b and the reactor 15. The current sensor 18 measures the current flowing through the reactor 15. As shown in the enlarged view at the top of FIG. 1, the current sensor 18 includes a magnetic core 18a. The magnetic core 18a has a ring shape with a notch in one part, and a Hall element 18b is arranged in the notch of the magnetic core 18a. The magnetic core 18a passes a conductor (e.g., a bus bar) connected to the reactor 15. When the current flowing through the reactor 15 passes through the magnetic core 18a, the current generates a magnetic flux in the magnetic core 18a. The magnetic flux generated in the magnetic core 18a due to the current flowing through the reactor 15 is converted into an output voltage by the Hall element 18b. The magnetic flux generated in the magnetic core 18a changes depending on the magnitude of the current flowing through the reactor 15. When the current flowing through the reactor 15 increases, the output voltage of the Hall element 18b also increases. When the current flowing through the reactor 15 decreases, the output voltage of the Hall element 18b also decreases. In this way, the current sensor 18 measures the value of the current flowing through the reactor 15 from the magnetic flux generated in the magnetic core 18a.

電圧センサ13aは、低電圧正極端11aと低電圧負極端11bの間の電圧を計測する。別言すれば、電圧センサ13aは、メインバッテリ2の電圧を計測する。電圧センサ13bは、高電圧正極端12aと高電圧負極端12bの間の電圧を計測する。別言すれば、電圧センサ13bは、平滑コンデンサ7の電圧を計測する。 The voltage sensor 13a measures the voltage between the low-voltage positive terminal 11a and the low-voltage negative terminal 11b. In other words, the voltage sensor 13a measures the voltage of the main battery 2. The voltage sensor 13b measures the voltage between the high-voltage positive terminal 12a and the high-voltage negative terminal 12b. In other words, the voltage sensor 13b measures the voltage of the smoothing capacitor 7.

スイッチング素子16a、16bは、コントローラ6によって制御される。コントローラ6は、車速センサ32とアクセル開度センサ33のセンサデータに基づいて、電圧コンバータ10のバッテリ側の電圧とインバータ側の電圧の目標電圧比を決定する。コントローラ6は、電流センサ18と、電圧センサ13a、13bのセンサデータに基づいて、実際の電圧比が目標電圧比に一致するように、スイッチング素子16a、16bを制御する。 The switching elements 16a and 16b are controlled by a controller 6. The controller 6 determines a target voltage ratio between the voltage on the battery side and the voltage on the inverter side of the voltage converter 10 based on sensor data from a vehicle speed sensor 32 and an accelerator opening sensor 33. The controller 6 controls the switching elements 16a and 16b based on sensor data from a current sensor 18 and voltage sensors 13a and 13b so that the actual voltage ratio matches the target voltage ratio.

下側スイッチング素子16bと還流ダイオード17aが主に昇圧機能に関与し、上側スイッチング素子16aと還流ダイオード17bが主の降圧機能に関与する。コントローラ6は、目標電圧比が実現されるように、スイッチング素子16a、16bのそれぞれの駆動信号(PWM信号)を生成し、それぞれのスイッチング素子16a、16bに供給する。 The lower switching element 16b and the freewheel diode 17a are mainly involved in the boost function, while the upper switching element 16a and the freewheel diode 17b are mainly involved in the step-down function. The controller 6 generates drive signals (PWM signals) for each of the switching elements 16a and 16b so that the target voltage ratio is realized, and supplies them to each of the switching elements 16a and 16b.

図2を参照して、リアクトル15を流れる電流の計測値ILの変化について説明する。図2は、電気自動車100(図1参照)の走行状況における電流センサ18の計測値の変化を示している。図2の区間(A1,A2)では、電気自動車100が停車している間の電流センサ18の計測値を示している。図2(B)では、電気自動車100が加速している間の電流センサ18の計測値を示している。図2(C)では、電気自動車100が一定の速度で走行している間の電流センサ18の計測値を示している。図2(D)では、電気自動車100が減速している間の電流センサ18の計測値を示している。 Referring to Figure 2, changes in the measured value IL of the current flowing through the reactor 15 will be described. Figure 2 shows changes in the measured value of the current sensor 18 while the electric vehicle 100 (see Figure 1) is traveling. Sections (A1, A2) of Figure 2 show the measured value of the current sensor 18 while the electric vehicle 100 is stopped. Figure 2 (B) shows the measured value of the current sensor 18 while the electric vehicle 100 is accelerating. Figure 2 (C) shows the measured value of the current sensor 18 while the electric vehicle 100 is traveling at a constant speed. Figure 2 (D) shows the measured value of the current sensor 18 while the electric vehicle 100 is decelerating.

また、図2では、メインバッテリ2(図1参照)からモータ8へ向かって電流センサ18を流れる電流を正の値(すなわち、0Aの上側)で表現している。モータ8からメインバッテリ2に向かって電流センサ18を流れる電流を負の値(すなわち、0Aの下側)で表現している。別言すれば、図2では、電圧コンバータ10が昇圧しているときに電流センサ18に流れる電流を正の値で示しており、電圧コンバータ10が降圧しているときに電流センサ18に流れる電流を負の値で示している。 In addition, in FIG. 2, the current flowing through the current sensor 18 from the main battery 2 (see FIG. 1) toward the motor 8 is represented by a positive value (i.e., above 0 A). The current flowing through the current sensor 18 from the motor 8 toward the main battery 2 is represented by a negative value (i.e., below 0 A). In other words, in FIG. 2, the current flowing through the current sensor 18 when the voltage converter 10 is stepping up is represented by a positive value, and the current flowing through the current sensor 18 when the voltage converter 10 is stepping down is represented by a negative value.

図2(A1)に示されるように、電気自動車100(図1参照)が停車している場合は、電流センサ18の計測値はほぼ0Aである。その後、電気自動車100が加速すると、電圧コンバータ10は、メインバッテリ2の電圧を昇圧する。その結果、図2(B)に示されるように、電流センサ18の計測値は、大きな正の値となる。その後、電気自動車100の加速が終了して一定の速度で走行すると、電圧コンバータ10は、昇圧も降圧も行わない。その結果、図2(C)に示されるように、電流センサ18の計測値は、ほぼ0Aとなる。さらに、電気自動車100が減速すると、モータ8が発電した回生電力を電圧コンバータ10が降圧してメインバッテリ2に供給する。その結果、図2(D)に示されるように、電流センサ18の計測値は、大きな負の値となる。その後、電気自動車100が減速を続け、電気自動車100が停車すると、電圧コンバータ10は昇圧も降圧も行わないため、図2(A2)に示されるように、電流センサ18の計測値は0Aに近づく。 As shown in FIG. 2 (A1), when the electric vehicle 100 (see FIG. 1) is stopped, the measurement value of the current sensor 18 is approximately 0 A. When the electric vehicle 100 subsequently accelerates, the voltage converter 10 boosts the voltage of the main battery 2. As a result, as shown in FIG. 2 (B), the measurement value of the current sensor 18 becomes a large positive value. When the electric vehicle 100 subsequently stops accelerating and travels at a constant speed, the voltage converter 10 neither boosts nor reduces the voltage. As a result, as shown in FIG. 2 (C), the measurement value of the current sensor 18 becomes approximately 0 A. Furthermore, when the electric vehicle 100 decelerates, the voltage converter 10 reduces the regenerative power generated by the motor 8 and supplies it to the main battery 2. As a result, as shown in FIG. 2 (D), the measurement value of the current sensor 18 becomes a large negative value. Thereafter, the electric vehicle 100 continues to decelerate, and when the electric vehicle 100 stops, the voltage converter 10 neither increases nor decreases the voltage, so that the measurement value of the current sensor 18 approaches 0 A, as shown in FIG. 2 (A2).

先に述べたように、電流センサ18は、磁性コア18a(図1参照)を備えている。電気自動車100が加速、減速の際、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bはオンオフされる。その際、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bは発熱する。その結果、電流センサ18の温度は高温になる。電流センサ18の磁性コア18aの温度特性などの影響により、電流センサ18のゼロ点がずれることがある。電流センサ18のゼロ点がずれると、図2(A2)に示されるように、電流センサ18に電流が流れていないにも関わらず、電流センサ18の計測値は0Aとならない。電流センサ18の計測値は、誤差d1となる。このため、実施例の電力変換器5は、電流センサ18のゼロ点を補正して、新たなゼロ点を基準としてリアクトル15を流れる電流値を計測するゼロ点補正を行う。ゼロ点補正を行うことで、電流センサ18のゼロ点がずれた場合であっても、電力収支を合わせることができる。 As mentioned above, the current sensor 18 includes a magnetic core 18a (see FIG. 1). When the electric vehicle 100 accelerates or decelerates, the upper switching element 16a and the lower switching element 16b are turned on and off. At that time, the upper switching element 16a and the lower switching element 16b generate heat. As a result, the temperature of the current sensor 18 becomes high. The zero point of the current sensor 18 may be shifted due to the influence of the temperature characteristics of the magnetic core 18a of the current sensor 18. When the zero point of the current sensor 18 is shifted, as shown in FIG. 2 (A2), even if no current flows through the current sensor 18, the measurement value of the current sensor 18 is not 0 A. The measurement value of the current sensor 18 has an error d1. For this reason, the power converter 5 of the embodiment performs zero point correction, which corrects the zero point of the current sensor 18 and measures the current value flowing through the reactor 15 based on the new zero point. By performing zero point correction, the power balance can be adjusted even if the zero point of the current sensor 18 is shifted.

電流センサ18と同様に、リアクトル15も、磁性体で形成されている圧粉コアを備えている。磁性体に一定時間同じ方向に電流が流れると、その磁性体は着磁する。着磁した磁性体は、電流が流れているか否かに関係なく磁束を生じる。図1を参照して説明したように、電流センサ18は、磁性コア18aの磁束をホール素子18bが出力電圧に変換して電流値を計測する。そのため、電流センサ18の磁性コア18a、リアクトル15の圧粉コアが着磁すると、リアクトル15に電流が流れていない場合であっても、電流センサ18は、着磁した磁束を変換して電流値として計測する。すなわち、電流センサ18の磁性コア18a、リアクトル15の圧粉コアが着磁すると、電流センサ18のゼロ点のずれが大きくなる。着磁の影響で大きくずれたゼロ点を用いてゼロ点補正を行うと、電力収支がずれる。 Like the current sensor 18, the reactor 15 also has a dust core made of a magnetic material. When a current flows through a magnetic material in the same direction for a certain period of time, the magnetic material becomes magnetized. A magnetized magnetic material generates a magnetic flux regardless of whether a current is flowing or not. As described with reference to FIG. 1, the current sensor 18 converts the magnetic flux of the magnetic core 18a into an output voltage using the Hall element 18b to measure the current value. Therefore, when the magnetic core 18a of the current sensor 18 and the dust core of the reactor 15 are magnetized, the current sensor 18 converts the magnetized magnetic flux and measures it as a current value even when no current is flowing through the reactor 15. In other words, when the magnetic core 18a of the current sensor 18 and the dust core of the reactor 15 are magnetized, the zero point of the current sensor 18 becomes more shifted. If a zero point correction is performed using a zero point that is significantly shifted due to the influence of magnetization, the power balance will be shifted.

ここで、図3を用いて、電流センサ18(図1参照)の磁性コア18aの一般的な特性を説明する。図3のグラフの横軸Iinは、リアクトル15(図1参照)を流れる電流(すなわち被測定電流)であり、縦軸Voutは電流センサ18の測定値(すなわち出力電圧)である。図3は、電流センサ18の磁性コア18aの残留磁束のヒステリシス特性を示している。リアクトル15に流れる電流が大きくなると、図3の矢印I1に示されるように、電流センサ18の測定値も大きくなる。その後、磁性コア18aが着磁すると、矢印I2に示されるように、リアクトル15に流れる電流が0A(すなわち、図3の縦軸Vout上)になった場合であっても、電流センサ18の出力電圧はヒステリシス誤差Hdとなる。このような磁性コア18aのヒステリシス特性によって、一定時間リアクトル15に電流が流れた場合には、電流センサ18の計測値は、ヒステリシス誤差Hdを含む。図2を参照して説明したように、図2(D)に示される区間では、電気自動車100(図1参照)は、一定時間をかけて減速している。すなわち、電力変換器5(図1参照)は、一定時間降圧を行っている。その結果、電流センサ18には、モータ8からメインバッテリ2(ともに図1参照)に向かう電流が一定時間流れる。すなわち、図2の誤差d1には、ヒステリシス誤差Hdが含まれる。このため、誤差d1の値を新たなゼロ点に補正すると、ヒステリシス誤差Hd分だけ、ゼロ点がずれる。また、リアクトル15(図1参照)の圧粉コアについても、磁性コア18aと同様にヒステリシス誤差が発生し、その影響により、電流センサ18の計測値がずれる。 Here, the general characteristics of the magnetic core 18a of the current sensor 18 (see FIG. 1) will be described using FIG. 3. The horizontal axis Iin of the graph in FIG. 3 is the current (i.e., the measured current) flowing through the reactor 15 (see FIG. 1), and the vertical axis Vout is the measurement value of the current sensor 18 (i.e., the output voltage). FIG. 3 shows the hysteresis characteristics of the residual magnetic flux of the magnetic core 18a of the current sensor 18. When the current flowing through the reactor 15 increases, the measurement value of the current sensor 18 also increases, as shown by the arrow I1 in FIG. 3. After that, when the magnetic core 18a is magnetized, as shown by the arrow I2, even if the current flowing through the reactor 15 becomes 0 A (i.e., on the vertical axis Vout in FIG. 3), the output voltage of the current sensor 18 becomes a hysteresis error Hd. When a current flows through the reactor 15 for a certain period of time due to the hysteresis characteristics of the magnetic core 18a, the measurement value of the current sensor 18 includes a hysteresis error Hd. As described with reference to FIG. 2, in the section shown in FIG. 2(D), the electric vehicle 100 (see FIG. 1) decelerates for a certain time. That is, the power converter 5 (see FIG. 1) steps down for a certain time. As a result, a current flows from the motor 8 to the main battery 2 (both see FIG. 1) for a certain time in the current sensor 18. That is, the error d1 in FIG. 2 includes a hysteresis error Hd. Therefore, when the value of the error d1 is corrected to a new zero point, the zero point shifts by the amount of the hysteresis error Hd. In addition, a hysteresis error occurs in the dust core of the reactor 15 (see FIG. 1) as in the magnetic core 18a, and the measurement value of the current sensor 18 shifts due to the influence of the hysteresis error.

磁性コア18aの着磁により発生したヒステリシス誤差Hdは、着磁した磁性コア18aに、0Aを跨ぐ交流電流を流すことで小さくすることができる。着磁した磁性コア18aに、プラスIrとマイナスIrの間で0Aを跨ぐ電流が磁性コア18aに流れると、図3の破線矢印に示すように、ヒステリシス曲線はらせん状に小さくなる。 The hysteresis error Hd generated by magnetizing the magnetic core 18a can be reduced by passing an AC current that crosses 0 A through the magnetized magnetic core 18a. When a current that crosses 0 A between positive Ir and negative Ir flows through the magnetized magnetic core 18a, the hysteresis curve becomes smaller in a spiral shape, as shown by the dashed arrow in Figure 3.

図4を参照して、実施例の電力変換器5(図1参照)が備えているコントローラ6が、ゼロ点を補正する際に実行する処理について説明する。まず、コントローラ6は、電気自動車100の車速が0Km/hか否かを判定する(ステップS2)。先に述べたように、コントローラ6は、車速センサ32からの信号を受信している。コントローラ6は、車速センサ32からの信号に基づいて、電気自動車100の車速が0Km/hか否かを判定する。電気自動車100の車速が0Km/hでない場合には(ステップS2:NO)、電気自動車100が走行しているため、リアクトル15および電流センサ18に電流が流れている。そのためコントローラ6は、ゼロ点の補正を中止する。 Referring to FIG. 4, the process executed by the controller 6 included in the power converter 5 (see FIG. 1) of the embodiment when correcting the zero point will be described. First, the controller 6 determines whether the vehicle speed of the electric vehicle 100 is 0 Km/h or not (step S2). As described above, the controller 6 receives a signal from the vehicle speed sensor 32. Based on the signal from the vehicle speed sensor 32, the controller 6 determines whether the vehicle speed of the electric vehicle 100 is 0 Km/h or not. If the vehicle speed of the electric vehicle 100 is not 0 Km/h (step S2: NO), the electric vehicle 100 is running, and therefore current flows through the reactor 15 and the current sensor 18. Therefore, the controller 6 stops correcting the zero point.

電気自動車100の車速が0Km/hである場合には(ステップS2:YES)、電気自動車100は停止状態であるため、リアクトル15および電流センサ18(ともに、図1参照)に電流が流れていない可能性が高い。そのため、コントローラ6は、電流センサ18の計測値ILが閾値Ithよりも小さいか否かを判定する(ステップS4)。ここで、閾値Ithは、リアクトル15および電流センサ18に電流が流れていないと推測できる値である。さらに、閾値Ithは、例えば電気自動車100のエンジン(付図示)によるメインバッテリ2の充電等、車両停止時においてリアクトル15および電流センサ18に流れる可能性のある電流の値よりも小さい値である。このため、コントローラ6は、電流センサ18の計測値ILが閾値Ithよりも大きい場合には(ステップS2:NO)、メインバッテリ2が充電状態であると判定し、ゼロ点の補正を中止する。なお、コントローラ6は、計測値ILの時間微分値を閾値と比較し、計測値ILの時間微分値が閾値より大きい場合に、メインバッテリ2が充電状態であると判定してもよい。計測値ILと閾値Ithの比較に代えて、計測値ILの時間微分値と閾値を比較することで、電流センサ18の計測値ILが瞬間的に閾値Ithを超え、閾値Ith以下に戻るような異常を排除することができる。すなわち、より正確に電流センサ18に電流が流れているかどうかを判定することができる。なお、閾値Ithは前記誤差d1が取り得る最大値より大きく設定されており、誤差によってステップS4がNOとなることはない。 When the vehicle speed of the electric vehicle 100 is 0 Km/h (step S2: YES), the electric vehicle 100 is in a stopped state, so there is a high possibility that no current is flowing through the reactor 15 and the current sensor 18 (see FIG. 1 for both). Therefore, the controller 6 determines whether the measurement value IL of the current sensor 18 is smaller than the threshold value Ith (step S4). Here, the threshold value Ith is a value that can be used to infer that no current is flowing through the reactor 15 and the current sensor 18. Furthermore, the threshold value Ith is a value smaller than the value of the current that may flow through the reactor 15 and the current sensor 18 when the vehicle is stopped, such as when the main battery 2 is charged by the engine (shown in the appendix) of the electric vehicle 100. Therefore, when the measurement value IL of the current sensor 18 is larger than the threshold value Ith (step S2: NO), the controller 6 determines that the main battery 2 is in a charged state and stops the correction of the zero point. The controller 6 may compare the time derivative of the measured value IL with a threshold value, and determine that the main battery 2 is in a charging state if the time derivative of the measured value IL is greater than the threshold value. By comparing the time derivative of the measured value IL with a threshold value instead of comparing the measured value IL with the threshold value Ith, it is possible to eliminate an abnormality in which the measured value IL of the current sensor 18 momentarily exceeds the threshold value Ith and then returns to below the threshold value Ith. In other words, it is possible to more accurately determine whether or not a current is flowing through the current sensor 18. The threshold value Ith is set to be greater than the maximum value that the error d1 can take, and step S4 will not result in NO due to an error.

電流センサ18の計測値ILが閾値Ithよりも小さい場合には(ステップS4:YES)、リアクトル15および電流センサ18(ともに、図1参照)に電流が流れていない状態であると判断できる。その場合、コントローラ6は、電圧センサ13aの計測値Vaと電圧センサ13bの計測値Vbを比較する(ステップS6)。すなわち、コントローラ6は、平滑コンデンサ7(図1参照)の電圧とメインバッテリ2(図1参照)の電圧を比較する。 If the measured value IL of the current sensor 18 is smaller than the threshold value Ith (step S4: YES), it can be determined that no current is flowing through the reactor 15 and the current sensor 18 (both see FIG. 1). In this case, the controller 6 compares the measured value Va of the voltage sensor 13a with the measured value Vb of the voltage sensor 13b (step S6). That is, the controller 6 compares the voltage of the smoothing capacitor 7 (see FIG. 1) with the voltage of the main battery 2 (see FIG. 1).

電圧センサ13bの計測値Vb(すなわち、平滑コンデンサ7の電圧)が電圧センサ13aの計測値Va(すなわち、メインバッテリ2の電圧)よりも大きい場合には(ステップS6:YES)、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16b(ともに図1参照)を交互にオンオフする(ステップS8)ことによって、電圧コンバータ10に0Aを跨ぐ交流電流を通電することができる。電圧コンバータ10に0Aを跨ぐ交流電流を通電するために、ステップS6でYESとなるタイミングを選択して、ステップS8を実施する。 When the measured value Vb of the voltage sensor 13b (i.e., the voltage of the smoothing capacitor 7) is greater than the measured value Va of the voltage sensor 13a (i.e., the voltage of the main battery 2) (step S6: YES), the upper switching element 16a and the lower switching element 16b (both see FIG. 1) are alternately turned on and off (step S8) to allow an AC current that crosses 0 A to flow through the voltage converter 10. In order to allow an AC current that crosses 0 A to flow through the voltage converter 10, the timing at which step S6 becomes YES is selected, and step S8 is performed.

ステップS8では、コントローラ6が、所定時間が経過するまで(ステップS12がYESとなるまで)、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bのオンオフを継続する。ここでの所定時間は、リアクトル15の圧粉コアや電流センサ18の磁性コア18aに発生したヒステリシス誤差を解消するために要する時間であり、リアクトル15および電流センサ18の磁性コアの材質や大きさ、または電圧コンバータ10に流れる最大電流値等の条件により決定される。 In step S8, the controller 6 continues to turn on and off the upper switching element 16a and the lower switching element 16b until a predetermined time has elapsed (until step S12 becomes YES). The predetermined time here is the time required to eliminate the hysteresis error that occurs in the dust core of the reactor 15 and the magnetic core 18a of the current sensor 18, and is determined by conditions such as the material and size of the magnetic cores of the reactor 15 and the current sensor 18, or the maximum current value flowing through the voltage converter 10.

上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bのオンオフを所定時間継続した後(ステップS12がYESとなると)、コントローラ6は、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bをともにオフする(ステップS14)。これにより、リアクトル15および電流センサ18を流れる交流電流が停止して、リアクトル15および電流センサ18に流れる電流の値が一定となる。また、0Aを跨ぐ交流電流により、電流センサ18のヒステリシス誤差Hd(図3参照)が小さくなっている。コントローラ6は、ヒステリシス誤差Hdが小さくなった電流センサ18の計測値に基づいて電流センサ18のゼロ点を補正する(ステップS16)。 After the upper switching element 16a and the lower switching element 16b are turned on and off for a predetermined time (step S12 is YES), the controller 6 turns off both the upper switching element 16a and the lower switching element 16b (step S14). This stops the AC current flowing through the reactor 15 and the current sensor 18, and the value of the current flowing through the reactor 15 and the current sensor 18 becomes constant. In addition, the AC current crossing 0 A reduces the hysteresis error Hd (see FIG. 3) of the current sensor 18. The controller 6 corrects the zero point of the current sensor 18 based on the measurement value of the current sensor 18 with the reduced hysteresis error Hd (step S16).

図5を参照して、電流センサ18(図1参照)のゼロ点が補正される際の電流の変化について説明する。図5は、図2(D)の一部および図2(A2)を拡大したグラフである。図5に示されるように、電気自動車100が減速(図5(D))を終了した後、電流センサ18の計測値ILは誤差d1となる。先に述べたように、誤差d1は、ヒステリシス誤差Hd(図3参照)を含んでいる。図4を参照して説明したように、コントローラ6は、電流センサ18のゼロ点を補正する際、平滑コンデンサ7の電圧がメインバッテリ2の電圧よりも大きいタイミングを選択して、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bを交互にオンオフする。これによりOAを跨ぐ交流電流LIがリアクトル15および電流センサ18に流れる。交流電流LIは、リアクトル15または電流センサ18の着磁した磁性コアを流れ、ヒステリシス誤差Hdを小さくする。コントローラ6は、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bをオンオフする期間を、昇圧または降圧時にオンオフする期間よりも短くすることが好ましい。その結果、交流電流LIの値は、昇圧または降圧時よりも小さくなる。これにより、ヒステリシス誤差Hdを短時間で小さくすることができる。 With reference to FIG. 5, the change in current when the zero point of the current sensor 18 (see FIG. 1) is corrected will be described. FIG. 5 is a graph showing an enlarged view of a part of FIG. 2 (D) and FIG. 2 (A2). As shown in FIG. 5, after the electric vehicle 100 finishes deceleration (FIG. 5 (D)), the measurement value IL of the current sensor 18 becomes an error d1. As described above, the error d1 includes a hysteresis error Hd (see FIG. 3). As described with reference to FIG. 4, when correcting the zero point of the current sensor 18, the controller 6 selects a timing when the voltage of the smoothing capacitor 7 is greater than the voltage of the main battery 2, and alternately turns on and off the upper switching element 16a and the lower switching element 16b. As a result, the AC current LI across the OA flows through the reactor 15 and the current sensor 18. The AC current LI flows through the magnetized magnetic core of the reactor 15 or the current sensor 18, reducing the hysteresis error Hd. It is preferable that the controller 6 sets the period during which the upper switching element 16a and the lower switching element 16b are turned on and off to be shorter than the period during which they are turned on and off during voltage step-up or voltage step-down. As a result, the value of the AC current LI becomes smaller than during voltage step-up or voltage step-down. This allows the hysteresis error Hd to be reduced in a short period of time.

コントローラ6は、所定時間の間、交流電流LIをリアクトル15および電流センサ18に流した後、上側スイッチング素子16aと下側スイッチング素子16bをともにオフする。その結果、交流電流LIが消滅し、計測値ILは誤差d2となる。ヒステリシス誤差Hdが小さくなった誤差d2は、誤差d1よりも小さい。コントローラ6は、タイミングt0において、ヒステリシス誤差Hdが小さくなった誤差d2に基づいて電流センサ18のゼロ点を補正する。その結果、電流センサ18の計測値ILは補正され、計測値ILは0Aとなる。 The controller 6 passes the AC current LI through the reactor 15 and the current sensor 18 for a predetermined time, and then turns off both the upper switching element 16a and the lower switching element 16b. As a result, the AC current LI disappears, and the measured value IL has an error d2. The error d2, in which the hysteresis error Hd has been reduced, is smaller than the error d1. At timing t0, the controller 6 corrects the zero point of the current sensor 18 based on the error d2, in which the hysteresis error Hd has been reduced. As a result, the measured value IL of the current sensor 18 is corrected, and the measured value IL becomes 0 A.

このように、実施例の電力変換器5は、電流センサ18のゼロ点を補正する際に、0Aを跨ぐ交流電流LIをリアクトル15および電流センサ18に意図的に流すことで、リアクトル15よび電流センサ18の磁性コア18aのヒステリシス誤差を小さくする。すなわち、電力変換器5は、ヒステリシス誤差が小さくなった電流センサ18の計測値に基づいてゼロ点を補正することができる。 In this way, when correcting the zero point of the current sensor 18, the power converter 5 of the embodiment intentionally passes an AC current LI that crosses 0 A through the reactor 15 and the current sensor 18, thereby reducing the hysteresis error of the reactor 15 and the magnetic core 18a of the current sensor 18. In other words, the power converter 5 can correct the zero point based on the measurement value of the current sensor 18 with the reduced hysteresis error.

実施例の留意点をいかに述べる。実施例の電流センサ18は、リアクトル15とスイッチング素子16a、16bの中点の間に設けられているが、これに限定されず、例えば、電流センサ18は、リアクトル15とフィルタコンデンサ14の間に設けられていてもよい。また、電流センサ18は、電圧コンバータ10と別体で構成されてもよい。さらに、実施例のコントローラ6は、電気自動車100の車速によって車両停止状態を判定しているが、これに限定されず、コントローラ6は、例えば、シフトレバーの位置がパーキングの位置にある場合に、車両が停止していると判定してもよい。さらに、交流電流LIは、徐々に小さくなるように減衰させてもよい。 Notes on the embodiment are as follows. The current sensor 18 in the embodiment is provided between the reactor 15 and the midpoint of the switching elements 16a, 16b, but is not limited to this. For example, the current sensor 18 may be provided between the reactor 15 and the filter capacitor 14. The current sensor 18 may also be configured separately from the voltage converter 10. Furthermore, the controller 6 in the embodiment determines the vehicle stopped state based on the vehicle speed of the electric vehicle 100, but is not limited to this. The controller 6 may determine that the vehicle is stopped, for example, when the shift lever is in the parking position. Furthermore, the AC current LI may be attenuated so as to gradually decrease.

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 above in detail, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples exemplified above. The technical elements described in this specification or drawings exert technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings can achieve multiple objectives simultaneously, and achieving one of those objectives is itself technically useful.

2 :メインバッテリ
4 :システムメインリレー
5 :電力変換器
6 :コントローラ
7 :平滑コンデンサ
8 :モータ
10 :双方向電圧コンバータ
11 :低電圧端
11a :低電圧正極端
11b :低電圧負極端
12 :高電圧端
12a :高電圧正極端
12b :高電圧負極端
13a :電圧センサ
13b :電圧センサ
14 :フィルタコンデンサ
15 :リアクトル
16a :上側スイッチング素子
16b :下側スイッチング素子
17a、17b :還流ダイオード
18 :電流センサ
18a :磁性コア
18b :ホール素子
20 :インバータ
31 :メインスイッチ
32 :車速センサ
33 :アクセル開度センサ
100 :電気自動車
2: Main battery 4: System main relay 5: Power converter 6: Controller 7: Smoothing capacitor 8: Motor 10: Bidirectional voltage converter 11: Low voltage end 11a: Low voltage positive electrode end 11b: Low voltage negative electrode end 12: High voltage end 12a: High voltage positive electrode end 12b: High voltage negative electrode end 13a: Voltage sensor 13b: Voltage sensor 14: Filter capacitor 15: Reactor 16a: Upper switching element 16b: Lower switching elements 17a, 17b: Freewheel diode 18: Current sensor 18a: Magnetic core 18b: Hall element 20: Inverter 31: Main switch 32: Vehicle speed sensor 33: Accelerator opening sensor 100: Electric vehicle

Claims (1)

車載電池と車載蓄電器の間で電圧を変圧する電圧コンバータと、電流センサと、コントローラを備えている電力変換器であって、
前記電圧コンバータは、
上側スイッチング素子と、
前記上側スイッチング素子に直列に接続されている下側スイッチング素子と、
前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子の中点に一端が接続されており、他端が前記車載電池に接続されているリアクトルを備えており、
前記電流センサは、磁性コアを備えており、前記リアクトルを流れる電流に起因して前記磁性コアに生じる磁束から前記リアクトルを流れる電流値を計測し、
前記コントローラは、
車両が停止状態にあり、
前記電流センサの計測値またはその時間微分値が予め定められた閾値より小さく、
かつ、前記車載蓄電器の電圧が前記車載電池電圧より高いという条件を満たすタイミングを選択して、
所定時間の間、前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子を交互にオンオフし、
その後の前記電流センサの計測値に基づいて前記電流センサのゼロ点を補正する、電力変換器。
A power converter including a voltage converter that converts a voltage between an on-board battery and an on-board storage battery, a current sensor, and a controller,
The voltage converter includes:
An upper switching element;
A lower switching element connected in series to the upper switching element;
a reactor having one end connected to a midpoint between the upper switching element and the lower switching element and the other end connected to the vehicle-mounted battery,
the current sensor includes a magnetic core, and measures a value of a current flowing through the reactor from a magnetic flux generated in the magnetic core due to a current flowing through the reactor;
The controller:
The vehicle is stationary and
the measurement value of the current sensor or its time derivative value is smaller than a predetermined threshold value,
and selecting a timing that satisfies the condition that the voltage of the in-vehicle storage device is higher than the voltage of the in-vehicle battery;
The upper switching element and the lower switching element are alternately turned on and off for a predetermined time,
The power converter corrects the zero point of the current sensor based on a subsequent measurement value of the current sensor.
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