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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2021-12-10
(45)【発行日】2022-02-03
(54)【発明の名称】ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路を制御する制御システム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20220127BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220127BHJP
B60L 58/20 20190101ALN20220127BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 H
H02M3/155 K
H02J7/00 P
B60L58/20
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2018564725
(86)(22)【出願日】2018-05-09
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2019-07-04
(86)【国際出願番号】 KR2018005319
(87)【国際公開番号】W WO2018208081
(87)【国際公開日】2018-11-15
【審査請求日】2018-12-10
【審判番号】
【審判請求日】2021-02-04
(31)【優先権主張番号】62/504,147
(32)【優先日】2017-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】15/879,970
(32)【優先日】2018-01-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500239823
【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100109841
【弁理士】
【氏名又は名称】堅田 健史
(74)【代理人】
【識別番号】100167933
【弁理士】
【氏名又は名称】松野 知紘
(72)【発明者】
【氏名】レクサ，メディー
(72)【発明者】
【氏名】チャン，チー－カイ
【合議体】
【審判長】篠原 功一
【審判官】山澤 宏
【審判官】山崎 慎一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－６１２８３（ＪＰ，Ａ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路を制御する制御システムであって、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路は、高電圧端子、低電圧端子及び入力制御端子を備えてなり、前記高電圧端子は高電圧ソースと電気的に接続し、前記低電圧端子は低電圧ソースと接続したものであり、
前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子と接続し、前記入力制御端子と電気的に直接接続し、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータが出力電圧制御モードで動作するとき、前記低電圧ソースから低電圧を受信し、前記低電圧が出力基準電圧未満であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路のスイッチングデューティサイクルを増加させるために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を生成し、生成されたＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を前記入力制御端子に出力する出力電圧コントローラと、
第１カソード及び第１アノードを備え、前記第１アノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子と電気的に接続した第１ダイオードと、
前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記高電圧端子と電気的に接続し、前記第１ダイオードの前記第１カソードと接続して前記入力制御端子と電気的に接続し、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータが入力電圧制御モードで動作するとき、前記高電圧ソースから高電圧を受信し、入力基準電圧をさらに受信し、前記第１ダイオードの前記第１カソードを介して前記入力制御端子と電気的にさらに接続し、前記高電圧が前記入力基準電圧未満であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路のスイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記第１ダイオードを用いて前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子にて前記出力電圧コントローラによって生成された前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させる入力電圧コントローラと、
前記低電圧端子と電気的に接続し、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子から流れる電流の大きさを示す電流モニタリング電圧を出力する電流センサーと、
第１ダイオードと異なり、前記入力制御端子と電気的に接続した第２ダイオードと、
前記電流センサーと電気的に接続し、前記第２ダイオードと接続して前記入力制御端子と電気的に接続し、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータが出力電流制御モードで動作するとき、前記電流モニタリング電圧を受信し、出力基準電流信号をさらに受信し、前記電流モニタリング電圧が前記出力基準電流信号を超過すれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記第２ダイオードを用いて前記出力電圧コントローラによって生成された前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させる出力電流コントローラと、
前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータの動作モードを前記出力電圧制御モード、前記入力電圧制御モード及び前記出力電流制御モードで各々動作させ、各々の制御モードごとに前記出力基準電圧、前記入力基準電圧及び前記出力基準電流信号を設定し、前記出力電圧コントローラ、前記入力電圧コントローラ及び前記出力電流コントローラの各々に送信するように構成されたマイクロコントローラと、を備えてなることを特徴とする、制御システム。
【請求項2】
前記出力電圧コントローラは、第１入力ノード、第２入力ノード及び出力ノードを備え、前記出力電圧コントローラの前記第１入力ノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子と電気的に接続し、前記低電圧ソースから前記低電圧を受信し、
前記出力電圧コントローラの前記第２入力ノードは、前記マイクロコントローラと電気的に接続し、前記出力基準電圧を受信し、
前記出力電圧コントローラの前記出力ノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子と電気的に接続し、
前記出力電圧コントローラは、前記低電圧が前記出力基準電圧未満であれば、前記出力ノードに前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を出力し、
前記入力電圧コントローラは、第１入力ノード、第２入力ノード及び出力ノードを備え、
前記入力電圧コントローラの前記第１入力ノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記高電圧端子と電気的に接続し、前記高電圧ソースから前記高電圧を受信し、
前記入力電圧コントローラの前記第２入力ノードは、前記マイクロコントローラと電気的に接続し、前記入力基準電圧を受信し、
前記入力電圧コントローラの前記出力ノードは、前記第１ダイオードの前記第１カソードと電気的に接続することを特徴とする、請求項１に記載の制御システム。
【請求項3】
前記入力電圧コントローラは、前記高電圧が前記入力基準電圧以上であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させないために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させないことを特徴とする、請求項２に記載の制御システム。
【請求項4】
前記出力基準電圧は、最大要求出力基準電圧に対応することを特徴とする、請求項２に記載の制御システム。
【請求項5】
前記出力電圧コントローラは、前記低電圧が前記出力基準電圧以上であれば、前記出力ノードに前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を出力しないことを特徴とする、請求項２に記載の制御システム。
【請求項6】
前記出力電圧コントローラは、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を備える演算増幅器と、
相互直列に接続し、前記演算増幅器の前記出力端子と接地との間に電気的にさらに接続する抵抗及びキャパシタと、を備えてなり、
前記反転入力端子は、前記低電圧を受信する前記出力電圧コントローラの前記第１入力ノードに対応し、
前記非反転入力端子は、前記出力基準電圧を受信する前記出力電圧コントローラの前記第２入力ノードに対応し、
前記演算増幅器の前記出力端子は、前記出力電圧コントローラの前記出力ノードに対応することを特徴とする、請求項２に記載の制御システム。
【請求項7】
前記入力電圧コントローラは、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を備える演算増幅器と、
相互直列に接続し、前記演算増幅器の前記出力端子と前記反転入力端子との間に電気的にさらに接続する抵抗及びキャパシタと、を備えてなり、
前記反転入力端子は、前記第１抵抗と電気的に接続し、
前記非反転入力端子は、前記高電圧を受信する前記入力電圧コントローラの前記第１入力ノードに対応し、
前記演算増幅器の前記出力端子は、前記入力電圧コントローラの前記出力ノードに対応することを特徴とする、請求項２に記載の制御システム。
【請求項8】
前記入力電圧コントローラは、前記高電圧が前記入力基準電圧未満であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧が減少するように、前記第１ダイオードを介して電流を接地に伝導することを特徴とする、請求項７に記載の制御システム。
【請求項9】
前記第２ダイオードは、第２カソード及び前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子と電気的に接続した第２アノードを備えてなり、前記出力電流コントローラは、前記第２ダイオードの前記第２カソードと電気的に接続することを特徴とする、請求項１に記載の制御システム。
【請求項10】
前記出力電流コントローラは、第１入力ノード、第２入力ノード及び出力ノードを備え、前記出力電流コントローラの前記第１入力ノードは、前記電流センサーと電気的に接続し、前記電流モニタリング電圧を受信し、
前記出力電流コントローラの前記第２入力ノードは、前記マイクロコントローラと電気的に接続し、前記出力基準電流信号を受信し、
前記出力電流コントローラの前記出力ノードは、前記第２ダイオードの前記第２カソードと電気的に接続することを特徴とする、請求項９に記載の制御システム。
【請求項11】
前記出力電流コントローラは、前記電流モニタリング電圧が前記出力基準電流信号以下であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させないために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させないことを特徴とする、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項12】
前記出力電流コントローラは、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を備える演算増幅器と、
相互直列に接続し、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記演算増幅器の前記出力端子との間に電気的に接続する抵抗及びキャパシタと、を備えてなり、
前記反転入力端子は、前記電流センサーと電気的にさらに接続した第１抵抗と電気的に接続し、
前記非反転入力端子は、前記出力電流コントローラの前記第２入力ノードに対応し、前記出力基準電流信号を受信し、
前記演算増幅器の前記出力端子は、前記出力電流コントローラの前記出力ノードに対応することを特徴とする、請求項１０に記載の制御システム。
【請求項13】
前記出力電流コントローラは、前記電流モニタリング電圧が前記出力基準電流信号を超過すれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧が減少するように、前記第２ダイオードを介して電流を伝導することを特徴とする、請求項１２に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路を制御する制御システムに関する。
【0002】
本出願は、２０１７年５月１０日出願の米国仮出願第６２／５０４，１４７号及び２０１８年１月２５日出願の米国正規出願第１５／８７９，９７０号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【背景技術】
【0003】
ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータは、電力を受けてレベルを有する電力を生成して出力する装置であって、通常、少なくとも一つのスイッチを含む。この際、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータは、外部の指令に対応してスイッチのデューティサイクルを変更することで、入力される電力と出力される電力の電圧及び電流を制御する。このようなＤＣ－ＤＣ電圧コンバータは、指令によって設定された最大入力電圧、最大出力電圧及び最大出力電流各々に入力電力と出力電力が超過しないようにスイッチを制御する。しかし、一つの制御モードによってスイッチを制御する場合、入力電力と出力電力が、最大入力電圧、最大出力電圧及び最大出力電流を超過し、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータの内部回路及び電気負荷の破損するという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明の発明者は、最大要求出力電圧レベルよりも低い出力電圧を維持し、最大要求出力電流レベルよりも低い出力電流を維持し、最大要求入力電圧レベルよりも低い入力電圧を維持するＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路を制御する制御システムの必要性を認識した。
【0005】
これによって、本発明は、出力電圧コントローラを用いて、要求される電圧レベル範囲内で出力電圧を維持し、出力電流コントローラを用いて、要求される電流レベル範囲に出力電流を維持し、入力電圧コントローラを用いて、要求される電圧レベル範囲の入力電圧を維持するＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路を制御する制御システムを提供することを目的とする。
【0006】
本発明の他の目的及び長所は、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を達成するための本発明の多様な実施例は以下のようである。
【0008】
本発明の一実施例によるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路を制御する制御システムが提供される。
【0009】
前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路は、高電圧端子、低電圧端子及び入力制御端子を備える。前記高電圧端子は、高電圧ソースと電気的に接続する。前記低電圧端子は、低電圧ソースと接続する。
【0010】
前記制御システムは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子及び前記入力制御端子と電気的に接続する出力電圧コントローラを含む。前記出力電圧コントローラは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子及び前記入力制御端子と電気的に接続する。前記出力電圧コントローラは、前記低電圧ソースから低電圧を受信する。前記出力電圧コントローラは、前記低電圧が出力基準電圧未満であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路のスイッチングデューティサイクルを増加させるために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を入力制御端子に出力する。
【0011】
前記制御システムは、第１カソード及び第１アノードを備える第１ダイオードをさらに含む。前記第１アノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子と電気的に接続する。
【0012】
前記制御システムは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記高電圧端子と電気的に接続し、前記高電圧ソースから高電圧を受信する入力電圧コントローラをさらに含む。前記入力電圧コントローラは、入力基準電圧をさらに受信する。前記入力電圧コントローラは、前記第１ダイオードの前記第１カソードと電気的にさらに接続する。前記入力電圧コントローラは、前記高電圧が前記入力基準電圧未満であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路のスイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子にて前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させる。
【0013】
前記出力電圧コントローラは、第１入力ノード、第２入力ノード及び出力ノードを備える。前記出力電圧コントローラの前記第１入力ノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子と電気的に接続し、前記低電圧ソースから前記低電圧を受信する。前記出力電圧コントローラの前記第２入力ノードは、マイクロコントローラと電気的に接続し、前記出力基準電圧を受信する。前記出力電圧コントローラの前記出力ノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子と電気的に接続する。前記出力電圧コントローラは、前記低電圧が前記出力基準電圧未満であれば、前記出力ノードに前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を出力する。
【0014】
前記入力電圧コントローラは、第１入力ノード、第２入力ノード及び出力ノードを備える。前記入力電圧コントローラの前記第１入力ノードは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記高電圧端子と電気的に接続し、前記高電圧ソースから前記高電圧を受信する。前記入力電圧コントローラの前記第２入力ノードは、マイクロコントローラと電気的に接続し、前記入力基準電圧を受信する。前記入力電圧コントローラの前記出力ノードは、前記第１ダイオードの前記第１カソードと電気的に接続する。
【0015】
前記入力電圧コントローラーは、前記高電圧が前記入力基準電圧以上であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させないために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させない。
【0016】
前記出力基準電圧は、最大要求出力基準電圧に対応する。
【0017】
前記出力電圧コントローラーは、前記低電圧が前記出力基準電圧以上であれば、前記出力ノードに前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を出力しない。
【0018】
前記出力電圧コントローラーは、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を備える演算増幅器と、相互直列に接続し、前記演算増幅器の前記出力端子と接地との間に電気的にさらに接続する抵抗及びキャパシタと、を含む。
【0019】
前記反転入力端子は、前記低電圧を受信する前記出力電圧コントローラーの前記第１入力ノードに対応する。前記反転入力端子は、前記出力基準電圧を受信する前記出力電圧コントローラーの前記第２入力ノードに対応する。前記演算増幅器の前記出力端子は、前記出力電圧コントローラーの前記出力ノードに対応する。
【0020】
前記入力電圧コントローラーは、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を備える演算増幅器と、相互直列に接続し、前記演算増幅器の前記出力端子と接地との間に電気的にさらに接続する抵抗及びキャパシタと、を含む。
【0021】
前記反転入力端子は、前記高電圧を受信する第１抵抗と電気的に接続する。前記非反転入力端子は、前記入力基準電圧を受信する前記入力電圧コントローラーの前記第２入力ノードに対応する。前記演算増幅器の前記出力端子は、前記入力電圧コントローラーの前記出力ノードに対応する。
【0022】
前記入力電圧コントローラーは、前記高電圧が前記入力基準電圧未満であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧が減少するように、前記第１ダイオードを介して電流を接地に伝導する。
【0023】
前記制御システムは、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子と電気的に接続し、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記低電圧端子から流れる電流の大きさを示す電流モニタリング電圧を出力する電流センサーと、第２カソード及び前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子と電気的に接続した第２アノードを備える第２ダイオードと、前記電流センサーと電気的に接続し、前記電流モニタリング電圧を受信する出力電流コントローラーと、をさらに含む。
【0024】
前記出力電流コントローラーは、出力基準電流信号をさらに受信し、前記第２ダイオードの前記第２カソードと電気的に接続し、前記電流モニタリング電圧が前記出力基準電流信号を超過すれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子にて前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させる。
【0025】
前記出力電流コントローラーは、第１入力ノード、第２入力ノード及び出力ノードを備える。前記出力電流コントローラーの前記第１入力ノードは、前記電流センサーと電気的に接続し、前記電流モニタリング電圧を受信する。前記出力電流コントローラーの前記第２入力ノードは、マイクロコントローラーと電気的に接続し、前記出力基準電流信号を受信する。前記出力電流コントローラーの前記出力ノードは、前記第２ダイオードの前記第２カソードと電気的に接続する。
【0026】
前記出力電流コントローラーは、前記電流モニタリング電圧が前記出力基準電流信号以下であれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させないために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧を減少させない。
【0027】
前記出力電流コントローラーは、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を備える演算増幅器と、相互直列に接続し、前記演算増幅器の前記反転入力端子と前記演算増幅器の前記出力端子との間に電気的に接続する抵抗及びキャパシタと、を含む。
【0028】
前記反転入力端子は、前記電流センサーと電気的にさらに接続した第１抵抗と電気的に接続する。前記非反転入力端子は、前記出力電流コントローラーの前記第２入力ノードに対応し、前記出力基準電流信号を受信する。前記演算増幅器の前記出力端子は、前記出力電流コントローラーの前記出力ノードに対応する。
【0029】
前記出力電流コントローラーは、前記電流モニタリング電圧が前記出力基準電流信号を超過すれば、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記スイッチングデューティサイクルを減少させるために、前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の前記入力制御端子の前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧が減少するように、前記第２ダイオードを介して電流を伝導する。
【発明の効果】
【0030】
本発明の実施例のうちで少なくとも一つによれば、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータを制御する制御システムは、出力電圧コントローラを用いて、要求される電圧レベル範囲内で出力電圧を維持し、出力電流コントローラを用いて、要求される電流レベル範囲に出力電流を維持し、入力電圧コントローラを用いて、要求される電圧レベル範囲の入力電圧を維持することができる。
【0031】
なお、本発明の効果は前述の効果に制限されず、言及していないさらに他の効果は、請求範囲の記載から当業者にとって明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0032】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図1】本発明の一実施例によるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータを制御する制御システムを含む自動車の回路図である。
【図6】入力電圧制御モードで、図３の制御システムによって用いられる図３の出力電流コントローラの出力電圧Ｃ、図３の入力電圧コントローラの出力電圧Ｂ及びＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを示したグラフである。
【図9】出力電流制御モードで、図３の制御システムによって用いられる図３の出力電流コントローラの出力電圧Ｃ、図３の入力電圧コントローラの出力電圧Ｂ及びＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを示したグラフである。
【図12】出力電圧制御モードで、図３の制御システムによって用いられる図３の出力電流コントローラの出力電圧Ｃ、図３の入力電圧コントローラの出力電圧Ｂ及びＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを示したグラフである。
【図13】他の実施例によるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の制御方法を示したフローチャートである。
【図14】他の実施例によるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の制御方法を示したフローチャートである。
【図15】他の実施例によるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の制御方法を示したフローチャートである。
【図16】他の実施例によるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の制御方法を示したフローチャートである。
【図17】他の実施例によるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の制御方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【0034】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【0035】
また、本発明の説明に際し、関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不要にぼやかすと判断される場合、その説明を略する。
【0036】
明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。
【0037】
さらに、本明細書全体にかけて、ある部分が他の部分と「接続（連結）」しているとするとき、これは、「直接的に接続（連結）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に接続（連結）」されている場合をも含む。
【0038】
図１を参照すれば、自動車１０が提供される。自動車１０は、バッテリー４０、接触器４２、キャパシタ４４、４５、能動整流器４６、モータージェネレータユニット６０、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２、バッテリー７０、抵抗７２、７４、電気負荷７６、通信バス７８、自動車コントローラ８０、電気ライン９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２を含む。
【0039】
ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２の長所は、最大要求出力電圧レベルよりも低い出力電圧を維持するために出力電圧コントローラ４８２を用い、最大要求出力電流レベルよりも低い出力電流を維持するために出力電流コントローラ４８４を用い、最大要求入力電圧レベルよりも低い入力電圧を維持するために入力電圧コントローラ４８８を用いる制御システム２１４を備えることである。
【0040】
理解を助けるために、本明細書において使用される用語について説明する。
【0041】
ノード、電気ノードまたは電気端子は、本明細書で相互交換的に用いられ得、電気回路の一領域または位置であり得る。
【0042】
信号は、電圧または電流である。
【0043】
低電圧ソースは、高電圧ソースによって出力される電圧レベル未満の電圧レベルを出力する電圧ソースである。例えば、一実施例で、バッテリー７０は、１２Ｖｄｃを出力し、バッテリー７０に並列接続した抵抗ネットワークは、１２Ｖｄｃに比例する電圧を出力し、低電圧ソースとして看做される。
【0044】
高電圧ソースは、低電圧ソースによって出力される電圧レベルを超過する電圧レベルを出力する電圧ソースである。例えば、一実施例で、４８Ｖｄｃを出力するバッテリー４０は、高電圧ソースである。
【0045】
バック動作モードは、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２がバッテリー７０に電圧を印加するＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２の動作モードである。一実施例で、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２がバック動作モードであれば、接触器４２は閉鎖動作状態であり、高電圧ＦＥＴスイッチ２００は閉鎖動作状態であり、ハイサイドＦＥＴ ＩＣ３８０及びローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２内のＦＥＴスイッチは、要請によってスイッチされ、低電圧ＦＥＴスイッチ２１０、２１２は、閉鎖動作状態である。
【0046】
出力電圧制御モードは、出力電圧コントローラ４８２がＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の出力電圧を最大要求出力電圧レベル未満に維持するバック動作モードの間におけるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２の動作モードである。
【0047】
出力電流制御モードは、出力電流コントローラ４８４がＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の出力電流を最大要求出力電流レベル未満に維持するバック動作モードにおけるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２の動作モードである。
【0048】
入力電圧制御モードは、入力電圧コントローラ４８８がＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力電圧を最大要求入力電圧レベル未満に維持するバック動作モードにおけるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２の動作モードである。
【0049】
ＦＥＴは電界効果トランジスタであり、ＩＣは集積回路である。
【0050】
自動車１０について説明する。
【0051】
バッテリー４０は、正極端子１５０及び負極端子１５２を含む。一実施例で、バッテリー４０は、正極端子１５０と負極端子１５２との間で４８Ｖｄｃを生成する。正極端子１５０は、接触器４２の第１側面上の第１電気ノード１６４に電気的に接続する。負極端子１５２は、接地に電気的に接続する。
【0052】
接触器４２は、接触器コイル１６０、接点１６２、第１電気ノード１６４及び第２電気ノード１６６を含む。第１電気ノード１６４は、バッテリー４０の正極端子１５０に電気的に接続する。第２電気ノード１６６は、能動整流器４６及び高電圧ＦＥＴスイッチ２００に共に電気的に接続する。マイクロコントローラ４９６が、電圧ドライバー４９２、４９４の各々によって受信される第１制御信号及び第２制御信号を生成すれば、接触器コイル１６０が通電して接点１６２が閉鎖動作状態に変更される。逆に、マイクロコントローラ４９６が、電圧ドライバー８０２、８０４の各々によって受信される第３制御信号及び第４制御信号を生成すれば、接触器コイル１６０が非通電して接点１６２が開放動作状態に変更される。一実施例で、第３制御信号及び第４制御信号は、各々接地電圧レベルであり得る。
【0053】
能動整流器４６は、モータージェネレーターユニット６０、バッテリー４０及びＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２からの電気エネルギーの貯蔵及び放出に用いられる。能動整流器４６は、電気ライン９４を介して接触器４２の電気ノード１６６に電気的に接続する。能動整流器４６は、電気ライン９８、１００、１０２を用いてモータージェネレーターユニット６０に電気的にさらに接続する。キャパシタ４４は、電気ライン９４、９６の間に電気的に接続する。
【0054】
モータージェネレーターユニット６０は、電気ライン９８、１００、１０２を介して能動整流器４６によって受信されるＡＣ電圧を生成するように提供される。能動整流器４６は、モータージェネレーターユニット６０から受信されるＡＣ電圧に対応して電気ライン９４、９６の間にＤＣ電圧を出力する。
【0055】
ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２は、高電圧ＦＥＴスイッチ２００、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４、インダクター２０６、キャパシタ２０８、低電圧ＦＥＴスイッチ２１０、２１２、制御システム２１４及び電気ライン２２０、２２２、２２４、２２６、２２７、２２８、２３０を含む。
【0056】
高電圧ＦＥＴスイッチ２００は、接触器４２のノード１６６とＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の高電圧端子３９０との間に電気的に接続する。マイクロコントローラ４９６が高電圧ＦＥＴスイッチ２００によって受信される第１制御信号を生成すれば、高電圧ＦＥＴスイッチ２００は、閉鎖動作状態に変更され、ノード１６６とＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の高電圧端子３９０を電気的に接続させる。その後、能動整流器４６（または接触器４０）が閉鎖動作状態であるときにおけるバッテリー４０から電気ノード３９０に電圧が印加される。逆に、マイクロコントローラ４９６が高電圧ＦＥＴスイッチ２００によって受信される第１制御信号（例えば、電池電圧レベル）を生成すれば、高電圧ＦＥＴスイッチ２００は、開放動作状態に変更される。一実施例で、高電圧ＦＥＴスイッチ２００に印加される第２制御信号は、接地電圧レベルであり得る。
【0057】
図１及び図２を参照すれば、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御回路２０４は、バック動作モードの間、高電圧端子３９０に受信されるＤＣ電圧を他のＤＣ電圧に変圧して低電圧端子３９２に出力することができる。逆に、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御回路２０４は、ブスト動作モードの間に低電圧端子３９２に受信されるＤＣ電圧を他のＤＣ電圧に変圧して高電圧端子３９０に出力することができる。ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御回路２０４は、ハイサイドＦＥＴＩＣ３８０、ローサイドＦＥＴＩＣ３８２、バックモードＩＣ３８４、高電圧端子３９０、低電圧端子３９２、入力制御端子３９４、接地端子３９６、接地端子３９８、ノード４００、４０２、４０４及び抵抗４０６を含む。
【0058】
ハイサイドＦＥＴ ＩＣ３８０は、バックモードＩＣ３８４からＦＥＴスイッチ４３０、４３２、４３４によって受信される制御電圧によって動作状態（例えば、閉鎖動作状態または開放動作状態）が制御されるＦＥＴスイッチ４３０、４３２、４３４を内部に含む。一実施例で、ＦＥＴスイッチ４３０、４３２、４３４は、第１端部にて高電圧端子３９０に電気的に接続する。
ＦＥＴスイッチ４３０は、高電圧端子３９０とノード４００との間に電気的に接続し、かつローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２のＦＥＴスイッチ４６０と直列に接続する。
ＦＥＴスイッチ４３０は、高電圧端子３９０とノード４００との間に電気的に接続し、かつローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２のＦＥＴスイッチ４６０と直列に接続する。
【0059】
ＦＥＴスイッチ４３２は、高電圧端子３９０とノード４０２との間に電気的に接続し、かつローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２のＦＥＴスイッチ４６２と直列に接続する。
【0060】
ＦＥＴスイッチ４３４は、高電圧端子３９０とノード４０４との間に電気的に接続し、かつローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２のＦＥＴスイッチ４６４と直列に接続する。
【0061】
ローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２は、バックモードＩＣ３８４からＦＥＴスイッチ４６０、４６２、４６４によって受信される制御電圧によって動作状態（例えば、閉鎖動作状態または開放動作状態）が制御されるＦＥＴスイッチ４６０、４６２、４６４を内部に含む。一実施例で、ＦＥＴスイッチ４６０、４６２、４６４は、ＦＥＴスイッチ４３０、４３２、４３４各々に直列に接続する。ＦＥＴスイッチ４６０、４６２、４６４は、接地に電気的にさらに接続した抵抗４０６に電気的にさらに接続する。
【0062】
バックモード ＩＣ３８４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ回路２０４のバックモードの間、ハイサイドＦＥＴ ＩＣ３８０のＦＥＴスイッチ４３０、４３２、３４及びローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２のＦＥＴスイッチ４６０、４６２、４６４の動作を制御するための制御信号を生成する。特に、ＦＥＴスイッチ４３０、４３２、４３４及びＦＥＴスイッチ４６０、４６２、４６４に印加される制御信号のデューティサイクルは、入力制御端子３９４に受信されたＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬの電圧レベルに比例する。例えば、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬの電圧レベルが増加すれば、ＦＥＴスイッチに印加される制御信号のデューティサイクルも比例して増加する。逆に、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬの電圧レベルが減少すれば、ＦＥＴスイッチに印加される制御信号のデューティサイクルも比例して減少する。
【0063】
図１を参照すれば、インダクター２０６は、電気ノード２２２、２２４を介してＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の低電圧端子３９２と電流センサー４８０との間に電気的に接続する。キャパシタ２０８は、電気ライン２２６とＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の接地端子３９８との間に電気的に接続する。
【0064】
低電圧ＦＥＴスイッチ２１０は、電気ライン２２６、２２７を介して電流センサー４８０と低電圧ＦＥＴスイッチ２１２との間に電気的に接続する。低電圧ＦＥＴスイッチ２１２は、低電圧ＦＥＴスイッチ２１０と電気ノード９４との間に電気的に接続する。マイクロコントローラ４９６が低電圧ＦＥＴスイッチ２１０、２１２によって受信される第１制御信号及び第２制御信号を生成すれば、低電圧ＦＥＴスイッチ２１０、２１２の各々は、閉鎖動作状態に変更され、インダクター２０６をバッテリー７０及び電気負荷７６に電気的に接続させる。逆に、マイクロコントローラ４９６が低電圧ＦＥＴスイッチ２１０、２１２によって受信される第３制御信号及び第４制御信号（例えば、第３接地電圧レベル、第４接地電圧レベル）を生成すれば、低電圧ＦＥＴスイッチ２１０、２１２の各々は開放動作状態に変更され、インダクター２０６をバッテリー７０及び電気負荷７６から電気的に分離する。
【0065】
ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４を制御する制御システム２１４を説明する前、理解を助けるために自動車１０の幾つかの付加的な構造について説明する。
【0066】
バッテリー７０は、正極端子６６０及び負極端子６６２を含む。一実施例で、バッテリー７０は、正極端子６６０と負極端子６６２との間で１２Ｖｄｃを生成する。正極端子６６０は、電気ノード９４に電気的に接続する。負極端子６６２は、電気ノード９６と接地端子３９８に電気的に接続する。
【0067】
抵抗７２、７４は、相互直列に接続し、バッテリー７０と電気負荷７６に並列に接続する。特に、抵抗７２は、電気ノード９４と電気ノード９５との間に電気的に接続する。また、抵抗７４は、電気ノード９５と電気ノード９６との間に電気的に接続する。電気ノード９５の電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥは、バッテリー７０と電気負荷７６に印加された電圧に比例し、電気ライン５００を介して出力電圧コントローラ４８２によって受信される。
【0068】
電気負荷７６は、電気ノード９４と電気ノード９６との間に電気的に接続する。一実施例で、電気負荷７６は、電気モーターに電気的に接続したインバーターを含む。
【0069】
図１及び図３を参照してＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４を制御する制御システム２１４を説明する。制御システム２１４は、電流センサー４８０、出力電圧コントローラ４８２、出力電流コントローラ４８４、ダイオード４８６、入力電圧コントローラ４８８、ダイオード４９０、電圧ドライバー４９２、４９４、マイクロコントローラ４９６及び電気ライン５００、５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２、５１４、５１６、５１８、５２０、５２２、５２４を含む。
【0070】
電流センサー４８０は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の低電圧端子３９２からインダクター２０６を通して流れる電流の量または大きさに比例する電圧レベルを有する電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥを生成するように提供される。特に、電流センサー４８０は、電気ライン２２２、２２４及びインダクター２０６を介してＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の低電圧端子３９２と電気的に接続する。
【0071】
出力電圧コントローラ４８２は、バッテリー７０の劣化または電気負荷７６の劣化を防止するために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４からの出力電圧を最大要求出力電圧レベル未満に維持するように提供される。特に、出力電圧コントローラ４８２は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを調整し、低電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥが出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを超過することを防止するために、バックモードＩＣ３８４がＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを用いてハイサイドＦＥＴ ＩＣ３８０及びローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２内のＦＥＴスイッチのデューティサイクルを比例的に調整する。
【0072】
出力電圧コントローラ４８２は、演算増幅器５５０、抵抗５５２及びキャパシタ５５４、５５６を含む。演算増幅器５５０は、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を含む。
【0073】
演算増幅器５５０の反転入力端子は、電源ライン５００を介して低電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥを受信する出力電圧コントローラ４８２の第１入力ノードに対応する。特に、演算増幅器５５０の反転入力端子は、抵抗７２、スイッチ２１０、２１２、電流センサー４８０及びインダクター２０６を介してＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路の低電圧端子３９２に電気的に接続し、電気ライン５００を介して低電圧ソース（例えば、バッテリー７０に並列に接続した抵抗７２、７４）から低電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥを受信する。
【0074】
演算増幅器５５０の非反転入力端子は、電気ライン５０２を介してマイクロコントローラ４９６から出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを受信する出力電圧コントローラ４８２の第２入力ノードに対応する。演算増幅器５５０の非反転入力端子は、電気ライン５０２を介してマイクロコントローラ５２０に電気的に接続する。
【0075】
演算増幅器５５０の出力端子は、出力電圧コントローラ４８２の出力ノードに対応し、電気ライン５０４を介してＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４に電気的に接続する。
【0076】
抵抗５５２とキャパシタ５５６とは相互直列に接続し、電気ライン５０４と電気接地との間に電気的に接続する。抵抗５５２及びキャパシタ５５６は、演算増幅器５５０の出力端子と電気接地との間に電気的にさらに接続する。キャパシタ５５４は、抵抗５５２とキャパシタ５５６との直列結合に並列に接続する。
【0077】
動作の間、演算増幅器５５０は、低電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥが出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ未満であれば、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４内のＦＥＴスイッチのスイッチングデューティサイクルを増加させるために、出力端子にＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを出力する。ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４内のＦＥＴスイッチのスイッチングデューティサイクルが増加することで、低電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥが出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫに向けて増加するということを留意しなければならない。
【0078】
出力電流コントローラ４８４は、バッテリー７０の劣化または電気負荷７６の劣化を防止するために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４からの出力電流を最大要求出力電流レベル未満に維持するように提供される。特に、出力電流コントローラ４８４は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させることができ、電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥが出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを超過すれば、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬは、バックモードＩＣ３８４がハイサイドＦＥＴ ＩＣ３８０及びローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２内のＦＥＴスイッチのデューティサイクルを比例的に減少させるように誘導する。
【0079】
出力電流コントローラ４８４は、演算増幅器６００、抵抗６０２、６０４及びキャパシタ６０６を含む。演算増幅器６００は、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を含む。
【0080】
演算増幅器６００の反転入力端子は、電気ライン５０８を介して電流センサー４８０から電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥを受信する出力電流コントローラ４８４の入力ノードに対応する。
【0081】
演算増幅器６００の反転入力端子は、電気ライン５０８を介して電流センサー４８０から電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥを受信する出力電流コントローラ４８４の入力ノードに対応する。
【0082】
演算増幅器６００の非反転入力端子は、電気ライン５１０を介してマイクロコントローラ４９６から出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを受信する出力電流コントローラ４８４の入力ノードに対応する。
【0083】
演算増幅器６００の出力端子は、出力電流コントローラ４８４の出力ノードに対応し、ダイオード４８６のカソードに電気的に接続し、信号「Ｃ」を出力する。ダイオード４８６のアノードは、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４に電気的に接続する。
【0084】
抵抗６０２は、電気ライン５０８と演算増幅器６００の反転端子との間に電気的に接続する。抵抗６０４とキャパシタ６０６とは相互直列に接続し、演算増幅器６００の反転端子と演算増幅器６００の出力端子との間に電気的に接続する。
【0085】
動作の間、出力電流制御モードで、出力電流コントローラ４８４は、電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥが出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを超過すれば、出力電圧コントローラ４８２によって生成されたＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬをＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４にて減少させ、インダクター２０６を通してＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４から流れる電流を減少させるＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４内のＦＥＴのスイッチングデューティサイクルを減少させるために、ダイオード４８６を介してＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４へ電流を伝導する。
【0086】
入力電圧コントローラ４８８は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４に印加される入力電圧レベルを最大要求入力電圧レベル未満に維持するために提供される。特に、入力電圧コントローラ４８８は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させることができ、高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥが入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ未満であれば、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬは、バックモードＩＣ３８４がハイサイドＦＥＴ ＩＣ３８０内のＦＥＴスイッチ及びローサイドＦＥＴ ＩＣ３８２内のＦＥＴスイッチのデューティサイクルを比例的に減少させるように誘導する。その結果、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬが減少し、高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥが入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫに向けて増加できる。
【0087】
入力電圧コントローラ４８８は、演算増幅器６４０、抵抗６４２、６４４及びキャパシタ６４６を含む。演算増幅器６４０は、非反転入力端子、反転入力端子及び出力端子を含む。
【0088】
演算増幅器６４０の反転入力端子は、電気ライン５１２を介してマイクロコントローラ４９６から入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを受信する入力電圧コントローラ４８８の入力ノードに対応する。
【0089】
演算増幅器６４０の非反転入力端子は、電気ライン５２４によって高電圧ソース（例えば、能動整流器またはバッテリー４０）から高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥを受信する入力電圧コントローラ４８８の入力ノードに対応する。
【0090】
演算増幅器６４０の出力端子は、入力電圧コントローラ４８８の出力ノードに対応し、ダイオード４９０のカソードに電気的に結合し、信号「Ｂ」を出力する。ダイオード４９０のアノードは、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４に電気的に接続する。
【0091】
抵抗６４２は、電気ライン５１２と演算増幅器６４０の反転端子との間に電気的に結合する。抵抗６４４とキャパシタ６４６とは、相互直列に接続し、演算増幅器６４０の反転端子と演算増幅器６４０の出力端子との間に電気的に接続する。
【0092】
動作の間、入力電圧制御モードで、入力電圧コントローラ４８８は、高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥが入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ未満であれば、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４にて出力電圧コントローラ４８２によって生成されたＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させる。その結果、高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥが入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫに向けて増加できる。
【0093】
図１を参照すれば、電圧ドライバー４９２は、マイクロコントローラ４９６と接触器コイル１６０の第１端部との間に電気的に接続する。電圧ドライバー４９４は、マイクロコントローラ４９６と接触器コイル１６０の第２端部との間に電気的に接続する。マイクロコントローラ４９６が電圧ドライバー４９２、４９４によって受信される第１制御信号及び第２制御信号を生成すれば、接触器コイル１６０が通電されて接点１６２が閉鎖動作状態に変更される。逆に、マイクロコントローラ４９６が電圧ドライバー８０２、８０４の各々によって受信される第３制御信号及び第４制御信号を生成すれば、接触器コイル１６０が非通電されて接点１６２が開放動作状態に変更される。
【0094】
マイクロコントローラ４９６は、出力電圧コントローラ４８２、出力電流コントローラ４８４、入力電圧コントローラ４８８、通信バス７８、電圧ドライバー４９２、４９４、高電圧スイッチ２００及び低電圧スイッチ２１０、２１２と動作可能に接続する。マイクロコントローラ４９６は、マイクロプロセッサー６７０及びメモリー装置６７２を含む。メモリー装置６７２は、マイクロコントローラ４９６と関わる動作段階を具現するために、マイクロプロセッサー６７０によって用いられるデータ及びソフトウェアプログラムを保存する。マイクロコントローラ４９６は、通信バス７８を介して自動車コントローラ８０と通信可能に結合する。特に、自動車コントローラ８０は、ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ、Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ及びＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫの電圧レベルを示し、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２が動作される制御モードを示すメッセージをマイクロコントローラ４９６に送信し得る。
【0095】
図４～図６を参照すれば、グラフ７００、７１０、７２０は、バックモード動作の間、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２が入力電圧制御モードで動作するときの例示的な信号を示す。特に、グラフ７００は、ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ、Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ及びＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫのような例示的な信号を示す。グラフ７１０は、ＨＶ＿ＳＥＮＳＥ、Ｉ＿ＳＥＮＳＥ及びＬＶ＿ＳＥＮＳＥのような例示的な信号を示す。また、グラフ７２０は、Ｃ、Ｂ及びＣＴＲＬのような例示的な信号を示す。
【0096】
図７～図９を参照すれば、グラフ７３０、７４０、７５０は、バックモード動作の間、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２が出力電流制御モードで動作するときの例示的な信号を示す。特に、グラフ７３０は、ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ、Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ及びＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫのような例示的な信号を示す。グラフ７４０は、ＨＶ＿ＳＥＮＳＥ、Ｉ＿ＳＥＮＳＥ及びＬＶ＿ＳＥＮＳＥのような例示的な信号を示す。また、グラフ７５０は、Ｃ、Ｂ及びＣＴＲＬのような例示的な信号を示す。
【0097】
図１０～図１２を参照すれば、グラフ７６０、７７０、７８０は、バックモード動作の間、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２が出力電圧制御モードで動作するときの例示的な信号を示す。特に、グラフ７６０は、ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ、Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ及びＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫのような例示的な信号を示す。グラフ７７０は、ＨＶ＿ＳＥＮＳＥ、Ｉ＿ＳＥＮＳＥ及びＬＶ＿ＳＥＮＳＥのような例示的な信号を示す。また、グラフ７８０は、Ｃ、Ｂ及びＣＴＲＬのような例示的な信号を示す。
【0098】
【0099】
段階８３０で、マイクロコントローラ４９６は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２をバック動作モードで動作させる命令メッセージを自動車コントローラ８０から受信する。段階８３０の後、段階８３２に進む。
【0100】
段階８３２で、マイクロコントローラ４９６は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２を出力電圧制御モードで動作させるか否かを決定する。段階８３２の値が「はい」であれば、前記方法は段階８３４に進み、そうでなければ、前記方法は段階８５８に進む。
【0101】
段階８３４で、マイクロコントローラ４９６は、出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを、命令された電圧レベルと同一に設定する。段階８３４の後、前記方法は段階８３６に進む。
【0102】
段階８３６で、マイクロコントローラ４９６は、入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを最小要求電圧レベルと同一に設定する。段階８３６の後、前記方法は段階８３８に進む。
【0103】
段階８３８で、マイクロコントローラ４９６は、出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを最大要求信号レベルと同一に設定する。段階８３８の後、前記方法は段階８４０に進む。
【0104】
段階８４０で、出力電圧コントローラ４８２は、低電圧ソースから低電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥを受信し、マイクロコントローラ４９６から出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを受信する。段階８４０の後、前記方法は段階８４２に進む。
【0105】
段階８４２で、出力電圧コントローラ４８２は、低電圧ＬＶ＿ＳＥＮＳＥが出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ未満であるか否かを決定する。段階８４２の値が「はい」であれば、前記方法は段階８４４に進む。そうでなければ、前記方法は段階８３２に戻る。
【0106】
段階８４４で、出力電圧コントローラ４８２は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４内のスイッチングデューティサイクルを増加させるために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬをＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４に出力する。段階８４４の後、前記方法は段階８５０に進む。
【0107】
段階８５０で、入力電圧コントローラ４８８は、高電圧ソースから高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥを受信し、マイクロコントローラ４９６から入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを受信する。段階８５０の後、前記方法は、段階８５２に進む。
【0108】
段階８５２で、入力電圧コントローラ４８８は、高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥが入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ未満であるか否かを決定する。段階８５２の値が「はい」であれば、前記方法は段階８５４に進む。そうでなければ、前記方法は段階８５６に進む。
【0109】
段階８５４で、入力電圧コントローラ４８８は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４内のスイッチングデューティサイクルを減少させるために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４にてＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させる。段階８５４の後、前記方法は、段階８３２に戻る。
【0110】
再度、段階８５２を参照すれば、段階８５２の値が「いいえ」であれば、前記方法は段階８５６に進む。段階８５６で、入力電圧コントローラ４８８は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４にてＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させない。段階８５６の後、前記方法は段階８３２に戻る。
【0111】
再度、段階８３２を参照すれば、段階８３２の値が「いいえ」であれば、前記方法は段階８５８に進む。
【0112】
段階８５８で、マイクロコントローラ４９６は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２を出力電流制御モードで動作させるか否かを決定する。段階８５８の値が「はい」であれば、前記方法は段階８６０に進む。そうでなければ、前記方法は段階８９０に進む。
【0113】
段階８６０で、マイクロコントローラ４９６は、出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを最大要求電圧レベルと同一に設定する。段階８６０の後、前記方法は段階８６２に進む。
【0114】
段階８６２で、マイクロコントローラ４９６は、入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを最小要求電圧レベルと同一に設定する。段階８６２の後、前記方法は段階８７０に進む。
【0115】
段階８７０で、マイクロコントローラ４９６は、出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを、命令された信号レベルと同一に設定する。段階８７０の後、前記方法は段階８７２に進む。
【0116】
段階８７２で、出力電圧コントローラ４８２は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬをＤＣ－ＤＣ電圧変コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４に出力する。段階８７２の後、前記方法は段階８７４に進む。
【0117】
段階８７４で、電流センサー４８０は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の低電圧端子３９２から流れる電流の大きさを示す電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥを出力する。段階８７４の後、前記方法は段階８７６に進む。
【0118】
段階８７６で、出力電流コントローラ４８４は、電流センサー４８０からの電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥを受信し、マイクロコントローラ４９６からの出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを受信する。段階８７６の後、前記方法は段階８７８に進む。
【0119】
段階８７８で、出力電流コントローラ４８４は、電流モニタリング電圧Ｉ＿ＳＥＮＳＥが出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを超過するか否かを決定する。段階８７８の値が「はい」であれば、前記方法は段階８８０に進む。そうでなければ、前記方法は段階８８２に進む。
【0120】
段階８８０で、出力電流コントローラ４８４は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４内のスイッチングデューティサイクルを減少させるために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４にてＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させる。段階８８０の後、前記方法は段階８３２に戻る。
【0121】
また、８７８段階を参照すると、段階８７８の値が「いいえ」であれば、前記方法は段階８８２に進む。段階８８２で、出力電流コントローラ４８４は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させない。段階８８２の後、前記方法は、段階８３２に戻る。
【0122】
また、８５８段階を参照すると、段階８５８の値が「いいえ」であれば、前記方法は段階８９０に進む。段階８９０で、マイクロコントローラ４９６は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ６２を入力電圧制御モードで動作させるか否かを決定する。段階８９０の値が「はい」であれば、前記方法は、段階８９２に進む。そうでなければ、前記方法は段階８３２に戻る。
【0123】
段階８９２で、マイクロコントローラ４９６は、出力基準電圧ＬＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを最大要求電圧レベルと同一に設定する。段階８９２の後、前記方法は段階８９４に進む。
【0124】
段階８９４で、マイクロコントローラ４９６は、入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを、命令された電圧レベルと同一に設定する。段階８９４の後、前記方法は段階８９６に進む。
【0125】
段階８９６で、マイクロコントローラ４９６は、出力基準電流信号Ｉ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを最大要求信号レベルと同一に設定する。段階８９６の後、前記方法は段階８９８に進む。
【0126】
段階８９８で、出力電圧コントローラ４８２は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬをＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４に出力する。段階８９８の後、前記方法は段階９００に進む。
【0127】
段階９００で、入力電圧コントローラ４８８は、高電圧ソースから高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥを受信し、マイクロコントローラ４９６から入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫを受信する。段階９００の後、前記方法は段階９０２に進む。
【0128】
段階９０２で、入力電圧コントローラ４８８は、高電圧ＨＶ＿ＳＥＮＳＥが入力基準電圧ＨＶ＿ＲＥＦ＿ＢＵＣＫ未満であるか否かを決定する。段階９０２の値が「はい」であれば、前記方法は段階９０４に進む。そうでなければ、前記方法は段階９１０に進む。
【0129】
段階９０４で、入力電圧コントローラ４８８は、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４のスイッチングデューティサイクルを減少させるために、ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路２０４の入力制御端子３９４にてＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させる。段階９０４の後、前記方法は段階８３２に戻る。
【0130】
また、９０２段階を参照すると、段階９０２の値が「いいえ」であれば、前記方法は段階９１０に進む。段階９１０で、入力電圧コントローラ４８８はＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ制御電圧ＣＴＲＬを減少させない。段階９１０の後、前記方法は段階８３２に戻る。
【0131】
前記ＤＣ－ＤＣ電圧コンバータ回路を制御する制御システムは、他の制御システムよりも実質的な長所を提供する。特に、制御システムは、出力電圧コントローラを用いて要求される電圧レベル範囲内で出力電圧を維持し、出力電流コントローラを用いて要求される電流レベル範囲に出力電流を維持し、入力電圧コントローラを用いて要求される電圧レベル範囲の入力電圧を維持する。
【0132】
本発明を制限された実施例によって詳細に説明したが、本発明はかかる開示の実施例に限定されない。本発明は、今まで説明されていない本発明の思想と範囲に適するあらゆる変形、変化、代替またはこれに相応する変更を含んで変形され得る。加えて、本発明の多様な実施例が説明されたが、本発明の様態は上述の実施例の一部のみを含み得る。したがって、本発明は、前述の説明によって制限されない。
【0133】
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
