JP2008022628A - Power conversion device - Google Patents

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JP2008022628A JP2006192049A JP2006192049A JP2008022628A JP 2008022628 A JP2008022628 A JP 2008022628A JP 2006192049 A JP2006192049 A JP 2006192049A JP 2006192049 A JP2006192049 A JP 2006192049A JP 2008022628 A JP2008022628 A JP 2008022628A
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次郎 土屋
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device capable of carrying out efficient conversion over a wide region of the input power. <P>SOLUTION: The power conversion device 1 converts power supplied from a power source 2 and supplies it to a load. The device has multiple converters 4, 5, 6 that are different in rated outputs and are connected in parallel and includes a control means 7 that varies a combination of converters to be operated from among the converters 4, 5, 6 according to the power supplied from the power source 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば自動車等に用いられる電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device used in, for example, an automobile.

従来、DC/DCコンバータ等の電力変換装置において、幅広い入力電圧変動範囲や出力電圧変動範囲において、効率を高めるための技術として、例えば特許文献1に記載されたようなものがある。この特許文献1に記載された電力変換装置においては、回路方式の異なる複数の変換器を並列に接続して、入力電圧条件および/又は出力電圧条件に基づいて、複数の変換器のうちいずれかの電力変換回路を選択することが提案されている。また、効率を高める電力変換装置として、特許文献2に記載されているようなものもあるが、この特許文献2に記載された電力変換装置においては、同じ特性の変換器を複数台並列に接続して、出力電力の分担を調整することが行われている。
特開平6−311729号公報 特開2004−178877号公報
Conventionally, in a power conversion device such as a DC / DC converter, there is a technique described in Patent Document 1, for example, as a technique for improving efficiency in a wide input voltage fluctuation range and output voltage fluctuation range. In the power conversion device described in Patent Document 1, a plurality of converters having different circuit systems are connected in parallel, and one of the converters is selected based on the input voltage condition and / or the output voltage condition. It has been proposed to select a power conversion circuit. Moreover, although there exist some which are described in patent document 2 as a power converter device which raises efficiency, in the power converter device described in this patent document 2, several converters of the same characteristic are connected in parallel Thus, the sharing of output power is adjusted.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-311729 JP 2004-178877 A

ところが、特許文献1に記載の電力変換装置では、電力変換装置の回路動作に必要な電力が入力電力の小さい領域で顕在化して、入力電力の小さい領域において効率が低下するという問題があった。また、特許文献2に記載の電力変換装置においても、同じ特性の変換器を複数台並列に接続しているため、入力電力が小さい領域において、個々の変換器の効率の低い部分が重なり合って、これも効率が低下するという問題があった。   However, the power conversion device described in Patent Document 1 has a problem that the power required for the circuit operation of the power conversion device becomes apparent in a region where the input power is low, and the efficiency is reduced in the region where the input power is low. Also, in the power conversion device described in Patent Document 2, because a plurality of converters having the same characteristics are connected in parallel, in a region where the input power is low, the low efficiency portions of the individual converters overlap, This also has a problem that efficiency is lowered.

本発明は、上記問題に鑑み、入力電力の幅広い領域において、効率の高い変換を行うことができる電力変換装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a power converter that can perform highly efficient conversion in a wide range of input power.

上記の問題を解決するため、本発明による電力変換装置は、
電源により供給される電力を変換して負荷に供給する電力変換装置であって、
定格出力の異なる複数の変換器を並列接続して備え、
前記電源により供給される電力に応じて、前記複数の変換器のうちの動作させる変換器の組み合わせを変化させる制御手段を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problem, a power conversion device according to the present invention provides:
A power conversion device that converts power supplied by a power source and supplies it to a load,
In parallel with multiple converters with different rated outputs,
Control means for changing a combination of converters to be operated among the plurality of converters according to electric power supplied from the power source.

ここで、前記変換器相互間の負荷分担比率を、予め定められた負荷分担比率マップにより決定する負荷分担比率決定手段を備え、
前記負荷分担比率マップにより決定された負荷分担比率に基づき、前記電力変換装置の効率が最大となる負荷分担比率を探索する負荷分担比率探索手段を備え、
前記負荷分担比率探索手段により探索された負荷分担比率に基づいて、前記制御手段が前記複数の変換器のうちの動作させる変換器を選択して制御することが好ましい。
Here, load sharing ratio determination means for determining the load sharing ratio between the converters according to a predetermined load sharing ratio map,
Based on the load sharing ratio determined by the load sharing ratio map, comprising load sharing ratio search means for searching for a load sharing ratio that maximizes the efficiency of the power converter,
It is preferable that the control unit selects and controls a converter to be operated among the plurality of converters based on the load sharing ratio searched by the load sharing ratio search unit.

これによれば、前記制御手段が前記複数の変換器を選択するにあたっての制御内容を簡略化することができる。   According to this, the control content when the control means selects the plurality of converters can be simplified.

さらに、前記負荷分担比率探索手段により探索された前記電力変換装置の効率が最大となる負荷分担比率に基づいて、前記負荷分担比率マップを更新する負荷分担比率更新手段を備えることが好ましい。   Furthermore, it is preferable to include a load sharing ratio updating unit that updates the load sharing ratio map based on the load sharing ratio that maximizes the efficiency of the power conversion device searched by the load sharing ratio searching unit.

これによれば、前記電力変換装置の効率が最大となる負荷分担比率を次回以降に探索する時間を短縮するとともに、負荷分担比率マップの負荷分担比率を常に最適なものとすることができる。   According to this, it is possible to reduce the time for searching for the load sharing ratio that maximizes the efficiency of the power conversion apparatus from the next time onward, and to always optimize the load sharing ratio of the load sharing ratio map.

本発明によれば、入力電力の幅広い領域において、効率の高い変換を行うことができる電力変換装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device which can perform highly efficient conversion in the wide area | region of input electric power can be provided.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明に係る電力変換装置の一実施例を示す回路図であり、図2は、本発明に係わる電力変換装置の一実施例に用いられるDC/DCコンバータの構成を示す回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a power converter according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a DC / DC converter used in the embodiment of the power converter according to the present invention. It is.

本実施例の電力変換装置1は、廃熱回収スタック2により供給される電力を変換してバッテリ装置3に供給するものであり、定格出力の異なる変換器としてのDC/DCコンバータ4、5、6を並列接続して備えるとともに、これらのDC/DCコンバータ4、5、6のうち動作させるDC/DCコンバータの組み合わせを変化させるとともに選択して制御する制御ECU7を備えて構成される。   The power conversion device 1 according to the present embodiment converts the power supplied by the waste heat recovery stack 2 and supplies it to the battery device 3, and includes DC / DC converters 4, 5 as converters having different rated outputs. 6 are connected in parallel, and the control ECU 7 is configured to change and select and control the combination of the DC / DC converters to be operated among the DC / DC converters 4, 5, 6.

廃熱回収スタック2は、自動車の排気ガスが有する熱エネルギーを、例えばBi−Te系、Si−Ge系の半導体材料からなる熱電素子を用いて電気エネルギーに変換して発電するものである。この熱電素子は、ここでは図示しない排気ガスが通流するエキゾーストマニホールドと排気管との間に設けられた気体通路とエンジンの冷却水が通流する冷却管との間に配置され、熱電素子の一方面は冷却管内の冷却水により冷却され、他方面は気体通路内の排気ガスにより加熱されて、これにより熱電素子内に温度差が発生して発電が行われる。   The waste heat recovery stack 2 generates heat by converting the thermal energy of the exhaust gas of the automobile into electrical energy using a thermoelectric element made of, for example, a Bi-Te-based or Si-Ge-based semiconductor material. This thermoelectric element is disposed between an exhaust manifold (not shown) through which an exhaust gas flows, and a gas pipe provided between the exhaust pipe and a cooling pipe through which engine cooling water flows. One surface is cooled by the cooling water in the cooling pipe, and the other surface is heated by the exhaust gas in the gas passage, thereby generating a temperature difference in the thermoelectric element to generate power.

バッテリ装置3は例えばPbバッテリ3aとバッテリECU(Electronic Control Unit)3bにより構成され、電力変換装置1により供給される電力により充電されるものであり、ここでは図示しない空調装置や、カーオーディオ装置、カーナビゲーション装置などの各車載機器に電力を供給するものである。バッテリECU3bは例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、CPUが以下に述べる処理を行うものである。バッテリECU3bはPbバッテリ3aの充電量および許容充電量を常態監視しており、許容充電量情報を例えばCAN(Controller Area Network)により、制御ECU7に伝送する。   The battery device 3 is composed of, for example, a Pb battery 3a and a battery ECU (Electronic Control Unit) 3b, and is charged by power supplied from the power conversion device 1. Here, an air conditioner (not shown), a car audio device, Electric power is supplied to each in-vehicle device such as a car navigation device. The battery ECU 3b is composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and a data bus connecting them, and the CPU performs the following process according to a program stored in the ROM. The battery ECU 3b normally monitors the charge amount and the allowable charge amount of the Pb battery 3a, and transmits the allowable charge amount information to the control ECU 7 through, for example, CAN (Controller Area Network).

DC/DCコンバータ4は例えば図2に示すようなフライバック型のDC/DCコンバータであり、フライバックトランス8、MOSFET9、ダイオード10、コンデンサ11、入力電圧計12、入力電流計13、入力端子14、出力端子15、コンデンサ16を主たる構成要素として構成される。このDC/DCコンバータ4においては、MOSFET9のPWM制御により、フライバックトランス8の一次巻線に流れる電流を制御し、フライバックトランス8の二次巻線に巻線比に比例した交流の電圧を発生させ、ダイオード10およびコンデンサ11にて直流に整流して、昇圧又は降圧された電力をバッテリ装置3に供給する。なおコンデンサ16は入力インピーダンスを低下する目的で挿入されるものである。   The DC / DC converter 4 is a flyback type DC / DC converter as shown in FIG. 2, for example, and includes a flyback transformer 8, a MOSFET 9, a diode 10, a capacitor 11, an input voltmeter 12, an input ammeter 13, and an input terminal 14. The output terminal 15 and the capacitor 16 are configured as main components. In this DC / DC converter 4, the current flowing in the primary winding of the flyback transformer 8 is controlled by PWM control of the MOSFET 9, and an AC voltage proportional to the winding ratio is applied to the secondary winding of the flyback transformer 8. The electric power generated and rectified to direct current by the diode 10 and the capacitor 11 is supplied to the battery device 3 with the boosted or stepped down power. The capacitor 16 is inserted for the purpose of lowering the input impedance.

また、入力電圧計12は、各DC/DCコンバータの入力電圧ひいては廃熱回収スタック2の出力電圧Vおよび開放電圧Vocを検出するものである。開放電圧Vocは、MOSFET9を制御ECU7の指令の下、オフとした状態にて測定する。   The input voltmeter 12 detects the input voltage of each DC / DC converter and the output voltage V and the open circuit voltage Voc of the waste heat recovery stack 2. The open circuit voltage Voc is measured in a state where the MOSFET 9 is turned off under the command of the control ECU 7.

なお、DC/DCコンバータ4に並列接続されるDC/DCコンバータ5およびDC/DCコンバータ6の回路構成は、基本的に図2に示したフライバック型のDC/DCコンバータと同様である。ここでは、DC/DCコンバータ4(変換器1)の定格出力を100W、DC/DCコンバータ5(変換器2)の定格出力を200W、DC/DCコンバータ6(変換器3)の定格出力を400Wとしている。上述したフライバックトランス、MOSFET、ダイオード、コンデンサの諸元を、DC/DCコンバータ5、6それぞれの定格出力に対応したものとすることにより、異なる定格出力を有するそれぞれのDC/DCコンバータ5、6が構成される。   The circuit configurations of the DC / DC converter 5 and the DC / DC converter 6 connected in parallel to the DC / DC converter 4 are basically the same as the flyback DC / DC converter shown in FIG. Here, the rated output of the DC / DC converter 4 (converter 1) is 100 W, the rated output of the DC / DC converter 5 (converter 2) is 200 W, and the rated output of the DC / DC converter 6 (converter 3) is 400 W. It is said. The specifications of the flyback transformer, MOSFET, diode, and capacitor described above correspond to the rated outputs of the DC / DC converters 5 and 6, respectively, so that the DC / DC converters 5 and 6 having different rated outputs are provided. Is configured.

制御ECU7(Electronic Control Unit)は例えばCPU、ROM、RAMおよびそれらを接続するデータバスから構成され、ROMに格納されたプログラムに従い、CPUが以下に述べる処理を行うものである。制御ECU7は、推定発電量算出部7aと、許容充電量取得部7bと、変換器処理電力算出部7cと、負荷分担比率決定部7dと、負荷分担比率探索部7eと、負荷分担比率更新部7fと、制御部7gと、電流探索部7hとを備える。   The control ECU 7 (Electronic Control Unit) is composed of, for example, a CPU, a ROM, a RAM, and a data bus connecting them, and the CPU performs the processing described below in accordance with a program stored in the ROM. The control ECU 7 includes an estimated power generation amount calculation unit 7a, an allowable charge amount acquisition unit 7b, a converter processing power calculation unit 7c, a load sharing ratio determination unit 7d, a load sharing ratio search unit 7e, and a load sharing ratio update unit. 7f, a control unit 7g, and a current search unit 7h.

推定発電量算出部7aは、入力電圧計12により検出した開放電圧Vocに基づいて、廃熱回収スタック2の推定発電量Pin、電流Iin、電圧Vinを、図3に示すような推定発電量マップを用いて算出する。なお、図3に示した推定発電量マップは、図4に示すような廃熱回収スタック2の発電特性図に基づいて決定されるものである。図4中短絡電流Isは予めMOSFET9をオンとした状態にて入力電流計14により測定して得られるものであり、推定発電量Pinを求めるための電流Iinは短絡電流Isの半分の値として求まり、推定発電量Pinを求めるための電圧Vinは開放電圧Vocの半分の値として求まり、電流Iinと電圧Vinの積によりPinが求められる。図3においては便宜上、開放電圧Vocを5V単位で変化させた場合の、推定発電量Pin、電流Iin、電圧Vinを示している。   Based on the open circuit voltage Voc detected by the input voltmeter 12, the estimated power generation amount calculation unit 7a is configured to calculate the estimated power generation amount Pin, current Iin, and voltage Vin of the waste heat recovery stack 2 as shown in FIG. Calculate using. The estimated power generation amount map shown in FIG. 3 is determined based on the power generation characteristic diagram of the waste heat recovery stack 2 as shown in FIG. In FIG. 4, the short-circuit current Is is obtained by measuring with the input ammeter 14 with the MOSFET 9 turned on in advance, and the current Iin for obtaining the estimated power generation amount Pin is obtained as a half value of the short-circuit current Is. The voltage Vin for obtaining the estimated power generation amount Pin is obtained as a half value of the open circuit voltage Voc, and Pin is obtained by the product of the current Iin and the voltage Vin. In FIG. 3, for the sake of convenience, the estimated power generation amount Pin, the current Iin, and the voltage Vin when the open circuit voltage Voc is changed in units of 5V are shown.

許容充電量取得部7bは、バッテリ装置3のバッテリECU3bより伝送された許容充電量Ppを取得する。   The allowable charge amount acquisition unit 7 b acquires the allowable charge amount Pp transmitted from the battery ECU 3 b of the battery device 3.

変換器処理電力算出部7cは、供給電力算出部7aの算出した廃熱回収スタック2の推定発電量Pinと、要求電力取得部7bの取得した許容充電量Ppとを比較して、推定発電量Pinが許容充電量Ppよりも大きい場合には、変換器処理電力=許容充電量Ppとし、そうでない場合には、変換器処理電力=推定発電量Pinとする。   The converter processing power calculation unit 7c compares the estimated power generation amount Pin of the waste heat recovery stack 2 calculated by the supply power calculation unit 7a with the allowable charge amount Pp acquired by the required power acquisition unit 7b, and calculates the estimated power generation amount. When Pin is larger than allowable charge amount Pp, converter processing power = allowable charge amount Pp, otherwise, converter process power = estimated power generation amount Pin.

負荷分担比率決定部7dは、変換器処理電力算出部7cの算出した変換器処理電力に基づいて、図5に示すような、変換器選択マップを用いて、運転するDC/DCコンバータを選択する。図5に示すように、負荷分担比率決定部7dは、変換器処理電力が100W以下である場合には、100WのDC/DCコンバータ4を選択し、変換器処理電力が100Wより大きく300W以下である場合には、100WのDC/DCコンバータ4と200WのDC/DCコンバータ5を選択し、変換器処理電力が300Wより大きく500W以下である場合には、100WのDC/DCコンバータ4と400WのDC/DCコンバータ6を選択し、変換器処理電力が500Wより大きく600W以下である場合には、200WのDC/DCコンバータ5と400WのDC/DCコンバータ6を選択する。   The load sharing ratio determination unit 7d selects a DC / DC converter to be operated using a converter selection map as shown in FIG. 5 based on the converter processing power calculated by the converter processing power calculation unit 7c. . As illustrated in FIG. 5, when the converter processing power is 100 W or less, the load sharing ratio determination unit 7 d selects the 100 W DC / DC converter 4, and the converter processing power is greater than 100 W and 300 W or less. In some cases, 100W DC / DC converter 4 and 200W DC / DC converter 5 are selected, and when converter processing power is greater than 300W and less than 500W, 100W DC / DC converter 4 and 400W When the DC / DC converter 6 is selected and the converter processing power is greater than 500 W and 600 W or less, the 200 W DC / DC converter 5 and the 400 W DC / DC converter 6 are selected.

加えて、負荷分担比率決定部7dは、入力電力計12により検出した開放電圧Vocに基づいて、選択されたDC/DCコンバータの組み合わせのうちそれぞれのDC/DCコンバータの負荷分担比率を、図6に示すような負荷分担比率マップを用いて算出する。本実施例のDC/DCコンバータは電流制御であるため、負荷分担比率Rは、選択された二つのDC/DCコンバータ(これを便宜上変換器A、Bと呼ぶ)のうち一方の変換器Aの電力をPa、電流をIa、他方の変換器Bの電力をPb、電流をIbとすると、負荷分担比率はR=Pa/(Pa+Pb)=Ia/(Ia+Ib)で示される。なお、図6に示した推定発電量マップは、本実施例の電力変換装置において後述する山登り法と同様の方法により予め実験的に求められるものである。   In addition, the load sharing ratio determination unit 7d determines the load sharing ratio of each DC / DC converter among the selected combinations of DC / DC converters based on the open circuit voltage Voc detected by the input wattmeter 12 as shown in FIG. It is calculated using a load sharing ratio map as shown in FIG. Since the DC / DC converter of the present embodiment is current controlled, the load sharing ratio R is the value of one of the converters A of the two selected DC / DC converters (referred to as converters A and B for convenience). When the power is Pa, the current is Ia, the power of the other converter B is Pb, and the current is Ib, the load sharing ratio is represented by R = Pa / (Pa + Pb) = Ia / (Ia + Ib). Note that the estimated power generation amount map shown in FIG. 6 is experimentally obtained in advance by a method similar to the hill-climbing method described later in the power conversion device of this embodiment.

負荷分担比率探索部7eは、負荷分担比率決定部7dにより決定された負荷分担比率Rを基準として、電力変換装置1の効率が実際に最大となる負荷分担比率Rを山登り法により探索する。山登り法については、後述するフローチャートの説明において詳細に説明する。なお、予め求めた負荷分担比率Rと、電力変換装置1の効率が実際に最大となる負荷分担比率が相違する理由は、各DC/DCコンバータを構成するフライバックトランス8、MOSFET9、ダイオード10、コンデンサ11の劣化に起因するものである。   The load sharing ratio search unit 7e searches for the load sharing ratio R at which the efficiency of the power conversion device 1 is actually maximized by the hill-climbing method with reference to the load sharing ratio R determined by the load sharing ratio determination unit 7d. The hill-climbing method will be described in detail in the description of the flowchart described later. The reason why the load sharing ratio R obtained in advance is different from the load sharing ratio at which the efficiency of the power converter 1 is actually maximized is that the flyback transformer 8, MOSFET 9, diode 10, and the like that constitute each DC / DC converter. This is due to the deterioration of the capacitor 11.

負荷分担比率更新部7fは、負荷分担比率探索部7eが探索した、電力変換装置1が実際に最大となる負荷分担比率Rに基づいて、図6に示した負荷分担比率マップの該当する部分を更新する。   The load sharing ratio update unit 7f searches for a corresponding portion of the load sharing ratio map shown in FIG. 6 based on the load sharing ratio R that the power conversion device 1 actually maximizes, searched by the load sharing ratio search unit 7e. Update.

制御部7gは、推定発電量算出部7aの求めた電流Iinと、負荷分担比率決定部7dの決定した負荷分担比率Rおよび、負荷分担比率探索部7eの探索した負荷分担比率Rに基づき、DC/DCコンバータ4、5、6をPWM制御する。これとともに、電流探索部7hは、電流Iinを初期値として最大出力となる電流Iを後述する山登り法により探索する。   Based on the current Iin obtained by the estimated power generation amount calculation unit 7a, the load sharing ratio R determined by the load sharing ratio determining unit 7d, and the load sharing ratio R searched by the load sharing ratio searching unit 7e, the control unit 7g / DC converters 4, 5 and 6 are PWM controlled. At the same time, the current search unit 7h searches the current I having the maximum output with the current Iin as an initial value by a hill climbing method to be described later.

以上述べた本発明に係わる電力変換装置の制御内容を、フローチャートを用いて説明する。図7は、本発明に係わる電力変換装置の制御内容を示すフローチャートである。   The control content of the power converter according to the present invention described above will be described with reference to a flowchart. FIG. 7 is a flowchart showing the control contents of the power converter according to the present invention.

S010において、推定発電量算出部7aは入力電圧計12により開放電圧Vocを検出して、S020において、推定発電量算出部7aは図3に示した推定発電量マップを用いて、推定発電量Pin、電流Iin、電圧Vinを算出する。例えば、開放電圧Voc=20Vであれば、推定発電量Pin=P4、電流Iin=i4、電圧Vin=V4である。つづいて、S030において、許容充電量取得部7bはバッテリECU3bよりCANを介して許容充電量Ppを読み込む。S040において、変換器処理電力算出部7cは、推定発電量算出部7aが算出した推定発電量Pinと、許容充電量取得部7bが取得した許容充電量Ppとを比較して、推定発電量Pinが許容充電量Ppよりも大きければ、S050にすすんで、変換器処理電力を許容充電量Ppとし、推定発電量Pinが許容充電量Ppよりも小さければ、S060にすすんで、変換器処理電力を推定発電量Ppとする。   In S010, the estimated power generation amount calculation unit 7a detects the open circuit voltage Voc by the input voltmeter 12, and in S020, the estimated power generation amount calculation unit 7a uses the estimated power generation amount map shown in FIG. , Current Iin, and voltage Vin are calculated. For example, if the open circuit voltage Voc = 20V, the estimated power generation amount Pin = P4, the current Iin = i4, and the voltage Vin = V4. Subsequently, in S030, the allowable charge amount acquisition unit 7b reads the allowable charge amount Pp from the battery ECU 3b via CAN. In S040, the converter processing power calculation unit 7c compares the estimated power generation amount Pin calculated by the estimated power generation amount calculation unit 7a with the allowable charge amount Pp acquired by the allowable charge amount acquisition unit 7b, and calculates the estimated power generation amount Pin. Is greater than the allowable charge amount Pp, the process proceeds to S050, and the converter processing power is set to the allowable charge amount Pp. If the estimated power generation amount Pin is smaller than the allowable charge amount Pp, the process proceeds to S060, and the converter process power is set. The estimated power generation amount Pp.

以上のS050およびS060の処理により求めた変換器処理電力により、負担分担比率決定部7dはまず、S070において、図5に示した変換器選択マップを用いて、動作させる変換器、すなわちDC/DCコンバータを選択して、動作変換器数Nを計算する。
さらに、S071において、負荷分担比率決定部7dは、選択した変換器、すなわちDC/DCコンバータ相互間の負荷分担比率Rを、図6に示した負荷分担率マップにより計算して求める。
Based on the converter processing power obtained by the above-described processing of S050 and S060, the burden sharing ratio determination unit 7d first uses S / 70 to operate the converter to be operated using the converter selection map shown in FIG. A converter is selected and the number of motion converters N is calculated.
Furthermore, in S071, the load sharing ratio determination unit 7d calculates and calculates the load sharing ratio R between the selected converters, that is, the DC / DC converters, using the load sharing ratio map shown in FIG.

つづいて、S080において、負荷分担比率探索部7eは、動作変換器数N=1であるかどうかを判定し、N=1であれば、S090にすすみ、N=1でなければS180にすすむ。本実施例では動作変換器数N=1であれば、図5に示した変換器選択マップにより、変換器処理電力は100W以下であり、DC/DCコンバータ4が選択される。   Subsequently, in S080, the load sharing ratio search unit 7e determines whether or not the number of operation converters N = 1. If N = 1, the process proceeds to S090, and if N = 1, the process proceeds to S180. In this embodiment, if the number of operation converters N = 1, the converter processing power is 100 W or less and the DC / DC converter 4 is selected according to the converter selection map shown in FIG.

以下に述べるS090からS171までの処理は、動作変換器数N=1の場合における、山登り法による最大出力となる電流Iを探索する処理である。   The processes from S090 to S171 described below are processes for searching for the current I that is the maximum output by the hill-climbing method when the number of motion converters N = 1.

S090において、S020において算出した電流Iinを電流Iの初期値として、制御部7gがDC/DCコンバータ4をPWM制御して、入力電圧計12により検出した電圧Vと、電流Iとにより、電流探索部7hがまず電力P1=I×Vを計算する。   In S090, using the current Iin calculated in S020 as the initial value of the current I, the control unit 7g performs PWM control on the DC / DC converter 4, and the current search is performed using the voltage V detected by the input voltmeter 12 and the current I. The unit 7h first calculates power P1 = I × V.

さらに、S100において、電流探索部7hが電流Iに微少差分ΔIを加算して、S110において電流I=I+ΔIに基づいて、制御部7gがDC/DCコンバータ4をPWM制御して、電流探索部7hが、入力電圧計12により検出した電圧Vと電流I=I+ΔIにより電力P2=I×Vを計算する。   Further, in S100, the current search unit 7h adds a small difference ΔI to the current I, and in S110, the control unit 7g performs PWM control on the DC / DC converter 4 based on the current I = I + ΔI, and the current search unit 7h. However, the power P2 = I × V is calculated from the voltage V detected by the input voltmeter 12 and the current I = I + ΔI.

さらに、S120において、電流探索部7hが電流Iに微少差分2ΔIを減算して、S130において、電流I=I−2ΔIに基づいて、制御部7gがDC/DCコンバータ4をPWM制御して、電流探索部7hが、入力電圧計12により検出した電圧Vと電流I=I−2ΔIにより電力P3=I×Vを計算する。   Furthermore, in S120, the current search unit 7h subtracts the minute difference 2ΔI from the current I. In S130, the control unit 7g performs PWM control on the DC / DC converter 4 based on the current I = I−2ΔI, and the current Search unit 7h calculates power P3 = I × V from voltage V detected by input voltmeter 12 and current I = I−2ΔI.

S140において、P1がP2およびP3よりも大きい場合には、図9に示す上に凸の山形をなすPI曲線において、P1が山形のPI曲線の頂上に位置することになるので、S150において電流I=I+ΔIとして、S171においてデューティー比duty=I/I(typ)を計算し、このデューティー比duty=I/I(typ)に基づいて制御部7gはDC/DCコンバータ4をPWM制御する。なお、S171においてI(typ)とは、デューティー比が1である場合の電流である。   In S140, when P1 is larger than P2 and P3, P1 is located on the top of the peak PI curve shown in FIG. = I + ΔI, the duty ratio duty = I / I (type) is calculated in S171, and the control unit 7g performs PWM control on the DC / DC converter 4 based on the duty ratio duty = I / I (type). In S171, I (typ) is a current when the duty ratio is 1.

S140において、P1がP2およびP3よりも大きくない場合には、S160にすすんで、電流探索部7hはP3がP2よりも大きいかどうかを判定し、P3がP2よりも大きい場合には、図9に示すPI曲線において、P1が山形の曲線の頂上よりも右側に位置することになるので、右肩下がりであると判定して、電流IをそのままにしてS171においてデューティー比duty=I/I(typ)を計算し、制御部7gはこのデューティー比duty=I/I(typ)に基づいてDC/DCコンバータ4をPWM制御する。   In S140, when P1 is not larger than P2 and P3, the process proceeds to S160, and the current search unit 7h determines whether P3 is larger than P2, and when P3 is larger than P2, FIG. In the PI curve shown in FIG. 4, P1 is located on the right side of the top of the mountain-shaped curve. Therefore, it is determined that it is descending to the right, the current I is left as it is, and the duty ratio duty = I / I ( The control unit 7g performs PWM control on the DC / DC converter 4 based on the duty ratio duty = I / I (type).

S160において、電流探索部7hは、P3がP2よりも大きくない場合には、図9に示す山形のPI曲線の頂上よりも右側に位置することになるので、右肩上がりであると判定して、S170において電流I=I+2ΔIとして、S171においてデューティー比duty=I/I(typ)を計算し、制御部7gはこのデューティー比duty=I/I(typ)に基づいてDC/DCコンバータ4をPWM制御する。   In S160, when P3 is not larger than P2, the current search unit 7h is located on the right side of the top of the mountain-shaped PI curve shown in FIG. In S170, the current I = I + 2ΔI is set, and in S171, the duty ratio duty = I / I (type) is calculated. The control unit 7g PWMs the DC / DC converter 4 based on the duty ratio duty = I / I (type). Control.

S090からS171までの山登り法による最大出力となる電流Iの探索処理は、S175においてIGオフを検出しない限り、繰り返し行われ、電流Iは最大出力となる値に収束される。   The search process of the current I that becomes the maximum output by the hill-climbing method from S090 to S171 is repeatedly performed unless IG OFF is detected in S175, and the current I is converged to the value that becomes the maximum output.

また、S080において動作変換器数N=1でないと判定された場合には、S180からS280までの処理が実行され、S180、S200、S220において、図9に示すサブルーチンPCALCが実行され、S270において、図10に示すサブルーチンPDEVIDERが実行される。本実施例においては動作変換器数N=1でない場合とは、変換器処理電力が100W以上600W以下の場合であり、いずれの場合も動作変換器数N=2である。   If it is determined in S080 that the number of motion converters is not N = 1, the processing from S180 to S280 is executed, the subroutine PCALC shown in FIG. 9 is executed in S180, S200, and S220, and in S270, Subroutine PDEVIDE shown in FIG. 10 is executed. In the present embodiment, the case where the number of operation converters N is not 1 is a case where the converter processing power is 100 W or more and 600 W or less, and in any case, the number of operation converters N = 2.

ここでまず、図9に示すサブルーチンPCALCについて説明する。S020において推定発電量算出部7aが算出した電流Iinを電流Iの初期値とし、S071で負荷分担比率決定部7dが決定した負荷分担比率Rに基づいて、S310において負荷分担比率探索部7eが変換器A、Bの電流Ia=I×R、Ib=I−Ia=I×(1−R)を計算し、制御部7gが変換器A、BをPWM制御して、電流探索部7hが、変換器A内の入力電圧計12により検出した電圧Vと、電流Ia=I×Rとにより、S320において変換器Aの電力Pa=Ia×Vを計算し、S330において変換器B内の入力電圧計12により検出した電圧Vと、電流Ib=I×(1−R)とにより、変換器Bの電力Pb=Ib×Vを計算し、S340において、変換器AおよびB全体の電力P=Pa+Pbを計算する。   First, the subroutine PCALC shown in FIG. 9 will be described. Based on the load sharing ratio R determined by the load sharing ratio determination unit 7d in S071, the load sharing ratio search unit 7e converts in S310 the current Iin calculated by the estimated power generation amount calculation unit 7a in S020 as the initial value of the current I. The currents Ia = I × R and Ib = I−Ia = I × (1−R) of the devices A and B are calculated, the control unit 7g performs PWM control on the converters A and B, and the current search unit 7h Based on the voltage V detected by the input voltmeter 12 in the converter A and the current Ia = I × R, the power Pa = Ia × V of the converter A is calculated in S320, and the input voltage in the converter B is calculated in S330. Power Pb = Ib × V of converter B is calculated from voltage V detected by meter 12 and current Ib = I × (1−R). In S340, power P of the entire converter A and B P = Pa + Pb Calculate

続いて、図10に示すサブルーチンPDEVIDERについて説明する。S020において推定発電量算出部7aが算出した電流Iinを電流Iの初期値とし、S071で負荷分担比率決定部7dが決定した負荷分担比率Rに基づいて、S410において負荷分担比率探索部7eが変換器A、Bの電力P4を図9に示したサブルーチンPCALCを用いて計算し、S420において負荷分担比率Rに微少差分ΔRを加算して、S430において負荷分担比率探索部7eが変換器A、Bの電力P5を図9に示したサブルーチンPCALCを用いて計算する。さらに、S440において、負荷分担比率探索部7eが負荷分担比率Rに微少差分2ΔRを減算して、S450において、負荷分担比率探索部7eが変換器A、Bの電力P6を図9に示したサブルーチンPCALCを用いて計算する。   Next, the subroutine PDEVIDER shown in FIG. 10 will be described. Based on the load sharing ratio R determined by the load sharing ratio determination unit 7d in S071, the load sharing ratio search unit 7e converts in S410 the current Iin calculated by the estimated power generation amount calculation unit 7a in S020 as the initial value of the current I. The power P4 of the devices A and B is calculated using the subroutine PCALC shown in FIG. 9, and the slight difference ΔR is added to the load sharing ratio R in S420, and in S430, the load sharing ratio search unit 7e converts the converters A and B Is calculated using the subroutine PCALC shown in FIG. Further, in S440, the load sharing ratio search unit 7e subtracts the minute difference 2ΔR from the load sharing ratio R, and in S450, the load sharing ratio search unit 7e displays the power P6 of the converters A and B in the subroutine shown in FIG. Calculate using PCALC.

S460において、P4がP5およびP6よりも大きい場合には、図11に示す上に凸の山形をなすPR曲線において、P4が山形のPR曲線の頂上に位置することになるので、S470において負荷分担比率探索部7eが負荷分担比率R=R+ΔRとして、S500において、負荷分担比率更新部7fが、図6に示した負荷分担比率マップの該当する箇所を更新してS500にすすみサブルーチンPDEVIDERを終了する。   In S460, when P4 is larger than P5 and P6, in the PR curve having an upwardly convex mountain shape shown in FIG. 11, P4 is positioned on the top of the mountain-shaped PR curve. The ratio search unit 7e sets the load sharing ratio R = R + ΔR, and in S500, the load sharing ratio update unit 7f updates the corresponding part of the load sharing ratio map shown in FIG. 6 and proceeds to S500 to finish the subroutine PDEVIDER.

S460において、P4がP5およびP6よりも大きくない場合には、S480にすすんで、負荷分担比率探索部7eはP6がP5よりも大きいかどうかを判定し、P6がP5よりも大きい場合には、図11に示すPR曲線において、P4が山形の曲線の頂上よりも右側に位置することになるので、右肩下がりであると判定して、負荷分担比率RをそのままにしてS510にすすんでサブルーチンPDEVIDERを終了する。   In S460, when P4 is not larger than P5 and P6, the process proceeds to S480, where the load sharing ratio search unit 7e determines whether P6 is larger than P5. When P6 is larger than P5, In the PR curve shown in FIG. 11, P4 is located on the right side of the top of the mountain-shaped curve. Therefore, it is determined that it is descending to the right, and the load sharing ratio R is left as it is, and the process proceeds to S510 and the subroutine PDEVIDER Exit.

S480において、P6がP5よりも大きくない場合には、図11に示す山形のPR曲線の頂上よりも右側に位置することになるので、負荷分担比率探索部7eは右肩上がりであると判定して、S490において負荷分担比率R=R+2ΔRとして、S510にすすんでサブルーチンPDEVIDERを終了する。   In S480, if P6 is not larger than P5, it is located on the right side of the top of the mountain-shaped PR curve shown in FIG. In S490, the load sharing ratio R = R + 2ΔR is set, and the process proceeds to S510, and the subroutine PDEVIDER is ended.

S400からS510までの山登り法による最大出力となる負荷分担比率Rの探索処理は、S175においてIGオフを検出しない限り、繰り返し行われ、負荷分担比率Rは最大出力つまりは最大効率となる値に収束される。   The search process for the load sharing ratio R, which is the maximum output by the hill-climbing method from S400 to S510, is repeated unless an IG-off is detected in S175, and the load sharing ratio R converges to the maximum output, that is, the maximum efficiency value. Is done.

以下に、図8に示すS180からS280までの、動作変換器数N=2、つまりは、選択された変換器が二個である場合の、山登り法による最大出力となる電流Iを探索する処理と効率が最大となる負荷分担比率Rを探索する処理について説明する。   In the following, from S180 to S280 shown in FIG. 8, the number of operation converters N = 2, that is, the process of searching for the current I that becomes the maximum output by the hill-climbing method when there are two selected converters A process for searching for the load sharing ratio R that maximizes the efficiency will be described.

S180において、S020において推定発電量算出部7aが算出した推定発電量と、その場合の電流IおよびS071で負荷分担比率決定部7dが決定した負荷分担比率Rに基づいて、図9に示したサブルーチンPCALCにより、まず電力P1=I×V=Ia×V+Ib×Vを計算する。   In S180, based on the estimated power generation amount calculated by the estimated power generation amount calculation unit 7a in S020 and the current I in that case and the load sharing ratio R determined by the load sharing ratio determination unit 7d in S071, the subroutine shown in FIG. First, power P1 = I × V = Ia × V + Ib × V is calculated by PCALC.

さらに、S190において、電流探索部7hが電流Iに微少差分ΔIを加算して、S200において電流I=I+ΔIに基づいて、図9に示したサブルーチンPCALCにより、電力P2=I×V=Ia×V+Ib×Vを計算する。   Further, in S190, the current search unit 7h adds a small difference ΔI to the current I, and in S200, based on the current I = I + ΔI, the power P2 = I × V = Ia × V + Ib is executed by the subroutine PCALC shown in FIG. Calculate xV.

さらに、S210において、電流探索部7hが電流Iに微少差分2ΔIを減算して、S220において、電流I=I−2ΔIに基づいて、図9に示したサブルーチンPCALCにより、電力P3=I×V=Ia×V+Ib×Vを計算する。   Further, in S210, the current search unit 7h subtracts the minute difference 2ΔI from the current I, and in S220, based on the current I = I−2ΔI, the power P3 = I × V = Ia * V + Ib * V is calculated.

S230において、P1がP2およびP3よりも大きい場合には、図9に示す上に凸の山形をなすPI曲線において、P1が山形のPI曲線の頂上に位置することになるので、S240において電流探索部7hが電流I=I+ΔIとして、S270において図10に示したサブルーチンPDEVIDERの効率が最大となる変換器A、Bの負荷分担比率Rの探索および負荷分担比率マップの更新処理を行い、S280においてこの負荷分担比率Rに基づいて、制御部7gがデューティー比duty(A)=I×R/Ia(typ)、duty(B)=I×(1−R)/Ib(typ)を計算し、このデューティー比duty(A)、duty(B)に基づいて制御部7gは変換器A、BをPWM制御する。なお、S280においてIa(typ)およびIb(typ)とは、変換器AおよびBのそれぞれにおいて、デューティー比が1である場合の電流である。   In S230, when P1 is larger than P2 and P3, in the PI curve having an upward convex shape shown in FIG. 9, P1 is located at the top of the PI shape of the mountain shape. The section 7h sets the current I = I + ΔI, performs the search for the load sharing ratio R of the converters A and B that maximize the efficiency of the subroutine PDEVIDER shown in FIG. 10 in S270, and updates the load sharing ratio map in S280. Based on the load sharing ratio R, the control unit 7g calculates the duty ratio duty (A) = I × R / Ia (type), duty (B) = I × (1-R) / Ib (type), Based on the duty ratios duty (A) and duty (B), the control unit 7g performs PWM control on the converters A and B. In S280, Ia (typ) and Ib (typ) are currents when the duty ratio is 1 in each of converters A and B.

S230において、P1がP2およびP3よりも大きくない場合には、S250にすすんで、電流探索部7hはP3がP2よりも大きいかどうかを判定し、P3がP2よりも大きい場合には、図8に示すPI曲線において、P1が山形の曲線の頂上よりも右側に位置することになるので、右肩下がりであると判定して、電流IをそのままにしてS280においてデューティー比duty(A)=I×R/Ia(typ)、duty(B)=I×(1−R)/Ib(typ)を計算し、制御部7gは変換器A、BをPWM制御する。   In S230, when P1 is not larger than P2 and P3, the process proceeds to S250, where the current search unit 7h determines whether P3 is larger than P2, and when P3 is larger than P2, FIG. In the PI curve shown in FIG. 4, P1 is located on the right side of the top of the mountain-shaped curve. Therefore, it is determined that the current is descending to the right, and the current ratio I is left as it is, and the duty ratio duty (A) = I in S280. * R / Ia (typ), duty (B) = I * (1-R) / Ib (typ) is calculated, and the control unit 7g performs PWM control on the converters A and B.

S250において、P3がP2よりも大きくない場合には、図8に示す山形のPI曲線の頂上よりも右側に位置することになるので、電流探索部7hは右肩上がりであると判定して、S260において電流I=I+2ΔIとして、S280においてデューティー比duty(A)=I×R/Ia(typ)、duty(B)=I×(1−R)/Ib(typ)を計算し、制御部7gは変換器A、BをPWM制御する。   In S250, when P3 is not larger than P2, it is located on the right side of the top of the mountain-shaped PI curve shown in FIG. 8, so that the current search unit 7h is determined to rise to the right. In S260, current I = I + 2ΔI, and in S280, duty ratio duty (A) = I × R / Ia (type), duty (B) = I × (1−R) / Ib (type) is calculated, and control unit 7g Performs PWM control of the converters A and B.

S180からS280までの山登り法による最大出力となる電流Iの探索処理は、S175においてIGオフを検出しない限り、繰り返し行われ、電流Iは最大出力となる値に収束される。   The search process of the current I that becomes the maximum output by the hill-climbing method from S180 to S280 is repeatedly performed unless IG OFF is detected in S175, and the current I is converged to the value that becomes the maximum output.

以上述べた本実施例によれば以下のような作用効果が得られる。まず、DC/DCコンバータに代表される変換器の効率は、図12に示すようにそれぞれの定格出力が異なれば、変換器に入力される電力によって変換効率の高い領域はそれぞれ異なり、おのおのの変換器は定格出力よりも小さい入力電力の領域において効率が低下する。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained. First, as shown in FIG. 12, the efficiency of converters represented by DC / DC converters varies depending on the power input to the converter, and the respective regions with high conversion efficiency vary depending on the power input to the converter. The efficiency is reduced in the region where the input power is smaller than the rated output.

ところが、本実施例のように、異なる定格出力の変換器を複数並列接続して、入力電力、すなわち廃熱回収スタック2の推定発電量に応じて選択して動作させることにより、図13に示すように、幅広い入力電力に対して効率を高めることができる。つまり、変換器1(100WのDC/DCコンバータ4)と変換器2(200WのDC/DCコンバータ5)を組み合わせた場合には、変換器1により変換器2の効率の低い領域を補い、変換器1と変換器3(400WのDC/DCコンバータ6)とを組み合わせた場合には、変換器3の効率の低い領域を変換器1により補うことができる。加えて、変換器2と変換器3とを組み合わせた場合には、変換器2、3それぞれの効率の高い領域が重なり合うので、入力電力の高い領域における効率を高めることができる。これらのことにより幅広い入力電力の領域において、電力変換装置1の変換効率を高めることができる。この変換効率を高める効果は、本実施例のように推定発電量が広範囲に変動しうる廃熱回収スタック2を用いたシステムにおいてより顕著となる。   However, as shown in the present embodiment, a plurality of converters having different rated outputs are connected in parallel and selected according to the input power, that is, the estimated power generation amount of the waste heat recovery stack 2, and are shown in FIG. As described above, the efficiency can be increased for a wide range of input power. That is, when the converter 1 (100 W DC / DC converter 4) and the converter 2 (200 W DC / DC converter 5) are combined, the converter 1 compensates for the low efficiency region of the converter 2 and converts When the converter 1 and the converter 3 (400 W DC / DC converter 6) are combined, the converter 1 can compensate for the low efficiency region of the converter 3. In addition, when the converter 2 and the converter 3 are combined, the high-efficiency regions of the converters 2 and 3 overlap each other, so that the efficiency in the high input power region can be increased. As a result, the conversion efficiency of the power conversion device 1 can be increased in a wide range of input power. The effect of increasing the conversion efficiency becomes more prominent in a system using the waste heat recovery stack 2 in which the estimated power generation amount can vary over a wide range as in this embodiment.

また、動作させる変換器が一つである場合、複数である場合ともに、電力変換装置1全体の効率が高くなるように、電流Iの最適な値を探索して制御することができるので、これによっても効率を高めることができる。   In addition, when the number of converters to be operated is one or plural, the optimum value of the current I can be searched and controlled so that the efficiency of the entire power conversion device 1 is increased. Can also increase efficiency.

さらに、動作させる変換器が複数である場合に、電力変換装置1全体の効率が高くなるように、負荷分担比率Rの最適な値を探索して制御することができるので、これによっても効率を高めることができる。   Furthermore, when there are a plurality of converters to be operated, the optimum value of the load sharing ratio R can be searched and controlled so that the efficiency of the entire power conversion device 1 is increased. Can be increased.

さらに、電力変換装置1の効率が実際に最大となる負荷分担比率Rに基づいて、図6に示した負荷分担比率マップを更新することにより、電力変換装置の効率が実際に最大となる負荷分担比率を次回以降に探索する時間を短縮するとともに、変換器を構成する要素の劣化にかかわらずに、負荷分担比率マップの負荷分担比率を常に最適なものとすることができる。   Furthermore, by updating the load sharing ratio map shown in FIG. 6 based on the load sharing ratio R at which the efficiency of the power converter 1 is actually maximized, the load sharing at which the efficiency of the power converter is actually maximized is updated. The time for searching for the ratio after the next time can be shortened, and the load sharing ratio of the load sharing ratio map can always be optimized regardless of deterioration of elements constituting the converter.

以上実施例について詳細に説明したが、本実施例は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形および置換を加えることができる。本実施例では変換器としてフライバック式のDC/DCコンバータを用いたが、フルブリッジ方式のDC/DCコンバータや、チョッパ方式のDC/DCコンバータなど種々の方式の変換器を用いることが可能である。   Although the embodiments have been described in detail, the present embodiments can be variously modified and replaced without departing from the scope of the present invention. In this embodiment, a flyback type DC / DC converter is used as the converter, but various types of converters such as a full bridge type DC / DC converter and a chopper type DC / DC converter can be used. is there.

また、本実施例では電源として廃熱回収スタックを、負荷としてバッテリ装置を用いる構成としたが、それ以外の構成とすることも可能である。図14〜図17にその変形例を示す。   In this embodiment, the waste heat recovery stack is used as the power source and the battery device is used as the load. However, other configurations are possible. The modification is shown in FIGS.

図14は、本実施例の電源を廃熱回収スタックから商用電源に置換し、負荷としてのバッテリ装置を制御装置に置換し、定格出力の異なる複数の変換器をDC/DCコンバータからAC/DCコンバータに置換して並列接続したものである。この場合には制御装置が負荷から取得する情報は、許容充電量から、推定負荷量に置換される。   In FIG. 14, the power source of the present embodiment is replaced with a commercial power source from the waste heat recovery stack, the battery device as a load is replaced with a control device, and a plurality of converters having different rated outputs are converted from a DC / DC converter to an AC / DC. It is replaced with a converter and connected in parallel. In this case, the information acquired from the load by the control device is replaced with the estimated load amount from the allowable charge amount.

図15は、本実施例の電源を廃熱回収スタックから太陽光発電装置に置換し、定格出力の異なる複数の変換器をDC/DCコンバータからDC/ACコンバータに置換して並列接続したものである。   FIG. 15 shows a case where the power source of this embodiment is replaced with a solar power generation device from a waste heat recovery stack, and a plurality of converters having different rated outputs are replaced with a DC / AC converter and connected in parallel. is there.

図16は、本実施例の電源を廃熱回収スタックから、ハイブリッド車に用いられる三相交流の電源系統に置換し、負荷をモータとし、定格出力の異なる複数の変換器をDC/ACコンバータとして並列接続したものである。   In FIG. 16, the power source of this embodiment is replaced from the waste heat recovery stack with a three-phase AC power source system used in a hybrid vehicle, the load is a motor, and a plurality of converters having different rated outputs are DC / AC converters. They are connected in parallel.

図17は、本実施例の電源を廃熱回収スタックから、ガソリンエンジン車に用いられる三相交流の電源系統に置換し、負荷をモータとし、定格出力の異なる複数の変換器をDC/DCコンバータとDC−ACコンバータとを組み合わせたものとして並列接続したものである。   FIG. 17 shows a configuration in which the power source of this embodiment is replaced with a three-phase AC power source system used in a gasoline engine vehicle from a waste heat recovery stack, a load is a motor, and a plurality of converters having different rated outputs are DC / DC converters. And a DC-AC converter are connected in parallel.

図14〜17に示した構成においては、本実施例で使用した図3の推定発電量マップや、図5に示した動作変換器マップ、図6に示した負担分担率マップは個々の構成に適したものに置換される。いずれの構成によっても、定格出力の異なる複数の変換器を並列接続して、推定発電量(図14に示した構成においては推定供給電力量)ひいては変換器処理電力により運転変換器を選択して、最大効率となる負荷分担比率を探索することにより、入力電力の幅広い領域において高い効率を得ることができる。   14 to 17, the estimated power generation amount map shown in FIG. 3 used in this embodiment, the motion converter map shown in FIG. 5, and the burden sharing ratio map shown in FIG. Replaced with a suitable one. In either configuration, a plurality of converters having different rated outputs are connected in parallel, and an operation converter is selected based on the estimated power generation amount (estimated supply power amount in the configuration shown in FIG. 14) and, in turn, the converter processing power. By searching for a load sharing ratio that provides maximum efficiency, high efficiency can be obtained in a wide range of input power.

さらに、本実施例においては、異なる定格出力の変換器を3個並列接続し、そのうちの1個を選択するまたは2個を選択したが、もちろん3個選択しても良い。また、異なる定格出力の変換器を4個以上並列接続する構成とすることももちろん可能である。   Furthermore, in this embodiment, three converters with different rated outputs are connected in parallel, and one or two of them are selected. Of course, three may be selected. Of course, it is possible to employ a configuration in which four or more converters having different rated outputs are connected in parallel.

本発明は、電源と負荷との間の変換器を異なる定格出力を有する変換器を並列接続して、推定発電量および許容充電量に基づいて変換器処理電力を求め、変換器処理電力に基づいて、運転変換器を選択して運転変換器相互間の負荷分担率を最適化することにより、電力変換装置全体としての効率を高めることを目的としたものであるので、乗用車、トラック、バス等の様々な車両に適用可能なものである。また、適用対象は車両に限られず、太陽光発電装置などの、発電機と負荷と変換器を組み合わせた装置にも適用可能であり、電源から負荷に対して変換を行って電力を供給する電力変換装置であれば適用可能である。   In the present invention, a converter having a different rated output is connected in parallel to a converter between a power source and a load, a converter processing power is obtained based on an estimated power generation amount and an allowable charge amount, and based on the converter processing power. The purpose is to increase the efficiency of the entire power conversion device by selecting the operation converter and optimizing the load sharing ratio between the operation converters, so passenger cars, trucks, buses, etc. It can be applied to various vehicles. In addition, the application target is not limited to vehicles, but can also be applied to devices that combine a generator, a load, and a converter, such as a solar power generation device, and convert power from the power source to the load to supply power. Any conversion device can be applied.

本発明に係る電力変換装置の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置のDC/DCコンバータの回路図である。It is a circuit diagram of the DC / DC converter of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の推定発電量マップである。It is an estimated power generation amount map of the power converter according to the present invention. 本発明に係る電力変換装置の廃熱回収スタックの発電特性図である。It is a power generation characteristic view of the waste heat recovery stack of the power converter according to the present invention. 本発明に係る電力変換装置の変換器選択マップである。It is a converter selection map of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の負荷分担比率マップである。It is a load share ratio map of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係わる電力変換装置の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content of the power converter device concerning this invention. 本発明に係わる電力変換装置の山登り法による最大出力となる電流を探索する処理の概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the concept of the process which searches the electric current used as the maximum output by the hill-climbing method of the power converter device concerning this invention. 本発明に係わる電力変換装置の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content of the power converter device concerning this invention. 本発明に係わる電力変換装置の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content of the power converter device concerning this invention. 本発明に係わる電力変換装置の山登り法による最大出力となる負荷分担比率を探索する処理の概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the concept of the process which searches the load sharing ratio used as the maximum output by the hill-climbing method of the power converter device concerning this invention. 本発明に係わる電力変換装置の各変換器の効率を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the efficiency of each converter of the power converter device concerning this invention. 本発明に係わる電力変換装置の効率を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the efficiency of the power converter device concerning this invention. 本発明に係る電力変換装置の他の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other Example of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の他の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other Example of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の他の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other Example of the power converter device which concerns on this invention. 本発明に係る電力変換装置の他の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other Example of the power converter device which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 電力変換装置
2 廃熱回収スタック
3 バッテリ装置
3a Pbバッテリ
3b バッテリECU
4、5、6 DC/DCコンバータ
7 制御ECU
8 フライバックトランス
9 MOSFET
10 ダイオード
11 コンデンサ
12 入力電圧計
13 入力電流計
14 入力端子
15 出力端子
16 コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Waste heat recovery stack 3 Battery apparatus 3a Pb battery 3b Battery ECU
4, 5, 6 DC / DC converter 7 Control ECU
8 Flyback transformer 9 MOSFET
10 Diode 11 Capacitor 12 Input Voltmeter 13 Input Ammeter 14 Input Terminal 15 Output Terminal 16 Capacitor

Claims (3)

電源により供給される電力を変換して負荷に供給する電力変換装置であって、
定格出力の異なる複数の変換器を並列接続して備え、
前記電源により供給される電力に応じて、前記複数の変換器のうちの動作させる変換器の組み合わせを変化させる制御手段を備えることを特徴とする電力変換装置。
A power conversion device that converts power supplied by a power source and supplies it to a load,
In parallel with multiple converters with different rated outputs,
A power conversion apparatus comprising: a control unit that changes a combination of converters to be operated among the plurality of converters according to power supplied from the power source.
前記変換器相互間の負荷分担比率を、予め定められた負荷分担比率マップにより決定する負荷分担比率決定手段を備え、
前記負荷分担比率マップにより決定された負荷分担比率に基づき、前記電力変換装置の効率が最大となる負荷分担比率を探索する負荷分担比率探索手段を備え、
前記負荷分担比率探索手段により探索された負荷分担比率に基づいて、前記制御手段が前記複数の変換器のうちの動作させる変換器を選択して制御することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
A load sharing ratio determining means for determining a load sharing ratio between the converters by a predetermined load sharing ratio map;
Based on the load sharing ratio determined by the load sharing ratio map, comprising load sharing ratio search means for searching for a load sharing ratio that maximizes the efficiency of the power converter,
2. The control unit according to claim 1, wherein the control unit selects and controls a converter to be operated among the plurality of converters based on the load sharing ratio searched by the load sharing ratio searching unit. Power conversion device.
前記負荷分担比率探索手段により探索された前記電力変換装置の効率が最大となる負荷分担比率に基づいて、前記負荷分担比率マップを更新する負荷分担比率更新手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の電力変換装置。   3. A load sharing ratio update unit that updates the load sharing ratio map based on a load sharing ratio that maximizes the efficiency of the power conversion device searched by the load sharing ratio search unit. The power converter device described in 1.
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