ソリューションノート

自動車電装

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HEV搭載用DC-DCコンバータ評価試験システム

2016.11.01

HEV 搭載用 DC-DC コンバータ評価試験システム

複数の入出力を一括連動して制御

ハイブリッド車に搭載される高電圧(数百V)入力・低電圧(12V系)出力のDC-DCコンバータは、入出力共にダイナミックに変動する過酷な条件下での動作を強いられる。試験評価にも慎重さが必要だ。

新垣 史朗

ソリューション開発部
システム技術課 課長代理
新垣 史朗

コンバータテストに求められる多様なご要求にお応えします。

HEVの12V系電力供給

ハイブリッド車にはモータ駆動用の高電圧と他の電装品のための低電圧(12V系)が混在していますね。

<新垣>ハイブリッド車両は駆動モータなどの強電系用に高電圧電池を搭載しており、他の電装品用には強電系からDC-DCコンバータでダウンコンバートして電力を供給します。EVでも弱電系用の発電システムが廃止される方向にあるためハイパワーのコンバータが必要になります。
(ストロング)ハイブリッド車の場合、高電圧バッテリの電圧は300V〜400V程度あり、これをDC-DCコンバータで12Vに落とし込みます。12V系は(低圧の)バッテリを含めて電装品の用途や重要度に合わせて複数のラインがありますのでコンバータは出力を複数持っているのが普通です。

吉川 聡

ソリューション開発部
次長
吉川 聡

実車におけるDC-DCコンバータの動作環境を忠実に再現できます。

車載DCDCコンバータ入力も出力もめまぐるしく変動

車載用DC-DCコンバータ特有の事情があるのですか

<吉川>ハイブリッド車両のDC-DCコンバータはハイパワーで降圧比も大きい部類に入りますが、電気的な動作環境、具体的に言うと入出力条件が非常に厳しいという点で一般の電気機器用のコンバータとは性格が異なっています。
一般電気機器用コンバータの場合、入力と負荷は静的と言いますか概ね定まっていて、設計もそれらの上限下限を考慮すれば済みます。現実の評価においては入力を定格の範囲で振ったときの出力変動即ちラインレギュレーションと、負荷のオンオフに伴う変動いわゆるロードレギュレーションのチェックで済みます。
これに対してハイブリッド車では、コンバータの入力となる高圧ラインには駆動モータなどがつながっているためラインの電圧は動的であって、かなりダイナミックに変動します。その一方で負荷側も多数の電装品がつながっておりクルマの動作状態によって様々なパターンでめまぐるしく変動します。このようにハイブリッド車用のDC-DCコンバータは入力も出力も大きく変動する中で所望の動作が確保されることが絶対条件なんです。当然ながら評価・測定にもそれへの対応が求められます。

<新垣>もう少し具体的に言うと、他の一般的なコンバータや電源のテストでは、安定化電源で入力を固定しておき、出力に電子負荷をつないで様々なパターンで変化させて出力の電圧変動をチェックした後に、負荷を固定した状態で入力の電圧を変えて出力変動を測定したりするというのが一般的です。
電源と電子負荷のそれぞれをコンピュータから操作するのはさほど難しいことでは無く、当社も計測用電源や負荷装置のリーディングメーカとして電源と負荷を単体あるいは両者とそれぞれの制御ソフトをラックに組み込んだシステムを多数供給してきました。
ではあるのですが、それらは車載用DC-DCコンバータ特有の事情は考慮されていませんでした。
今回我々がHEV搭載DC-DCコンバータ評価ソリューションとして御提案しているシステムは、これまでのような単体の組み合わせ(ただけのシステム)ではありません。主要な構成要素として安定化電源と電子負荷が置かれていることに変わりはありませんが、複数の入出力を一括かつ連動して同時に制御できるように工夫し、専用の制御パネルとソフトウエアを組み込んだ点がポイントなんです。

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