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公開番号2025116745
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011355
出願日2024-01-29
発明の名称DC/DCコンバータの制御方法、及び、DC/DCコンバータの制御装置
出願人日産自動車株式会社,学校法人早稲田大学
代理人弁理士法人後藤特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250801BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】可変磁石リアクトルを用いたDC/DCコンバータにおいて、ギャップを形成する磁石の磁化方向を反転させるときに生じる出力電圧の変動を抑制可能なDC/DCコンバータの制御方法及び制御装置を提供する。
【解決手段】リアクトル13が、磁化方向を反転可能な磁石24によってギャップ23を形成したコア21と、コア21に巻き付けられたコイル22と、によって構成されたDC/DCコンバータ100を制御するときに、負荷11に出力する電流である負荷電流I_Rの極性が変化するか否かを判定する。そして、負荷電流I_Rの極性が変化するときに、出力側コンデンサ15の電圧(V_C)を上昇させ、出力側コンデンサ15の電圧(V_C)が上昇した状態で、コイル22に、磁石24の磁化方向を反転させる磁化反転電流I_L-revを流す。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
リアクトルと、前記リアクトルが有するエネルギーの蓄積及び解放を制御するスイッチと、負荷と接続する出力端に設けられた出力側コンデンサと、を有し、前記リアクトルが、磁化方向を反転可能な磁石によってギャップを形成したコアと、前記コアに巻き付けられたコイルと、によって構成されたＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記負荷に出力する電流である負荷電流の極性が変化するか否かを判定し、
前記負荷電流の極性が変化するときに、
前記出力側コンデンサの電圧を上昇させ、
前記出力側コンデンサの電圧が上昇した状態で、前記コイルに、前記磁石の磁化方向を反転させる磁化反転電流を流す、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記負荷電流の制御目標である負荷電流指令値を取得し、
前記負荷電流指令値に基づいて、前記負荷電流の極性の変化を判定する、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記負荷電流の検出値である負荷電流検出値を取得し、
前記負荷電流検出値に基づいて、前記負荷電流の極性の変化を判定する、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記出力側コンデンサの電圧及び電流を検出し、
前記出力側コンデンサの電圧及び電流に基づいて、前記負荷電流を演算し、
演算した前記負荷電流の極性の変化を判定する、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項５】
請求項１に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
直流電源と接続する入力端における電圧である入力電圧、前記コイルに流れる電流であるリアクトル電流、及び、前記スイッチのデューティ比、に基づいて、出力電圧を演算し、
前記出力電圧の検出値と演算値の差に基づいて、前記負荷電流の極性の変化を判定する、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記コイルに流れる電流であるリアクトル電流を検出し、
前記出力側コンデンサの電圧である出力側コンデンサ電圧を検出し、
前記出力側コンデンサ電圧に基づいて、前記リアクトル電流についての指令値であるリアクトル電流指令値を演算し、
前記磁石の磁化方向を保つ通常時においては、前記リアクトル電流が前記リアクトル電流指令値に追従するように、前記スイッチを開閉し、
前記磁石の磁化方向を反転させるときには、前記リアクトル電流指令値を変更することにより、前記出力側コンデンサの電圧が上昇した状態で前記コイルに前記磁化反転電流を流すように、前記スイッチを開閉する、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項７】
請求項１～５のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記コイルに流れる電流であるリアクトル電流を検出し、
前記出力側コンデンサの電圧である出力側コンデンサ電圧を検出し、
前記出力側コンデンサ電圧に基づいて、前記リアクトル電流についての指令値であるリアクトル電流指令値を演算し、
前記磁石の磁化方向を保つ通常時においては、前記リアクトル電流が前記リアクトル電流指令値に追従するように、前記スイッチを開閉し、
前記磁石の磁化方向を反転させるときには、予め定める電圧時間積にしたがって、前記スイッチを開閉する、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項８】
請求項１～５のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記負荷電流の極性が正から負に変化するときに、入力端に接続された直流電源から供給される電力によって、前記出力側コンデンサの電圧を上昇させる、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項９】
請求項１～５のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記負荷電流の極性が負から正に変化するときに、前記負荷から供給される電力によって、前記出力側コンデンサの電圧を上昇させる、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【請求項１０】
請求項２に記載のＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
前記負荷電流指令値に基づいて前記負荷電流の極性が変化すると判定した場合、前記負荷電流の変化を遅延させ、
実際に前記負荷電流の極性が変化する前に、前記出力側コンデンサの電圧を上昇させる、
ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法及び制御装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、入力電圧や負荷電流が急激に変動したときに、半導体スイッチング素子のデューティ比を高速に補正することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の変動を抑制する技術を開示している。具体的には、出力電圧のフィードバックによってデューティ比を決定し、入力電圧等が急激に変動したときに、フィードバック制御のゲイン（感度）を増大させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許７１２０１６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＣ／ＤＣコンバータは、リアクトルを用いて構成される。そして、入力電圧や負荷電流が急変するシーンでは、コアが磁気飽和に至り、リアクトルのインダクタンスが急減する場合がある。このため、リアクトルのコアには、通常、ギャップが設けられる。典型的には、エアギャップであるが、近年ではさらに磁気飽和を抑制しやすくするために、磁化方向を反転させることができる磁石によってギャップが形成される場合がある。
【０００５】
このように、コアに磁化方向を反転可能な磁石によって形成されたギャップを有するリアクトル（以下、可変磁石リアクトルという）を用いる場合、磁石の磁化方向を反転させるときに、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が変動するという新たな課題が生じる。
【０００６】
本発明は、可変磁石リアクトルを用いたＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、ギャップを形成する磁石の磁化を反転させるときに生じる出力電圧の変動を抑制可能なＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法及び制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、リアクトルと、リアクトルが有するエネルギーの蓄積及び解放を制御するスイッチと、負荷と接続する出力端に設けられた出力側コンデンサと、を有し、リアクトルが、磁化方向を反転可能な磁石によってギャップを形成したコアと、コアに巻き付けられたコイルと、によって構成されたＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法である。このＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法では、負荷に出力する電流である負荷電流の極性が変化するか否かを判定し、負荷電流の極性が変化するときに、出力側コンデンサの電圧を上昇させ、出力側コンデンサの電圧が上昇した状態で、コイルに、磁石の磁化方向を反転させる磁化反転電流を流す。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、可変磁石リアクトルを用いたＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、ギャップを形成する磁石の磁化方向を反転させるときに生じる出力電圧の変動を抑制可能なＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法及び制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す説明図である。
図２は、第１実施形態におけるコントローラの構成を示すブロック図である。
図３は、磁化反転制御に係るフローチャートである。
図４は、比較例及び第１実施形態の磁化反転制御における出力側コンデンサ電圧等の推移を模式的に示すグラフである。
図５は、第２実施形態の磁化反転制御における出力側コンデンサ電圧等の推移を模式的に示すグラフである。
図６は、第３実施形態におけるコントローラの構成を示すブロック図である。
図７は、第３実施形態の磁化反転制御における出力側コンデンサ電圧等の推移を模式的に示すグラフである。
図８は、比較例及び第４実施形態の磁化反転制御における出力側コンデンサ電圧等の推移を模式的に示すグラフである。
図９は、第５実施形態におけるコントローラの構成を示すブロック図である。
図１０は、第５実施形態の磁化反転制御における出力側コンデンサ電圧等の推移を模式的に示すグラフである。
図１１は、出力側コンデンサの初期電圧と、磁化反転制御における出力側コンデンサ電圧の減少量の関係を模式的に示すグラフである。
図１２は、初期電圧の決定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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