CN100440700C - 电压转换器件及电动车 - Google Patents
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Abstract
一种电压转换器件，其包括前向转换电路，该前向转换电路用于通过调整半导体元件开关的占空比，将来自DC电源的输入电压转换为所需的输出电压。该器件还包括控制部分，该控制部分根据目标输出电压与输出电压中的至少一个控制占空比，使得输出电压接近目标输出电压。基于控制部分的操作值，判定是否出现异常。从而有可能判定是否出现异常，而不构造双重系统。
Description
技术领域
本发明涉及电压转换器件，并且更具体地涉及具备通过使用半导体元件的开关控制占空比的功能的电压转换器件。另外，本发明涉及电动车的应用。
背景技术
电压转换器件是一种电能转换器件，其将来自直流电源的输入电压转换为所需的输出电压。基于使用半导体元件的开关，通过改变输入电压占用时间与输入电压占用时间的比值，可进行电压的升高或降低。例如，在电动车中，由作为电压转换器件的直流断路器提升的输出电压通过变换器转变为交流电流，因此驱动交流电机。
编号为No.308935-1990的日本专利申请公开中公开了一种结构，其基于提升电压的异常，确定升/降压断路器电路中的击穿。另外，编号为No.Hei 2-260610的日本专利申请公开中公开了一种配置，其通过控制升压断路器的占空比，提升电源电压，并在变换器中将提升的电压转换为交流电流，使得电机通过转换的电流工作。此外，编号为No.2001-275367的日本专利申请公开中公开了一种配置，其提供用于电流命令的限幅器，以避免结构中过大的电流，其在升压断路器器件中执行PI控制，以获得该电流命令。
期望一种电压转换器件，其通常形成电子系统的基本结构，能够快速检测产生的任何异常。然而，配置中有作为双重系统形成的用于检测异常的传感器等在成本方面不可行。还有，在电动车等中，即使一些部件不能正常工作，也必须详细指出这些异常的部件，以继续行驶。
本发明方便地提供一种具有简单结构的异常判定机构。
此外，本发明根据装置的工作状态，方便地实现异常判定准则的多重设置。
发明内容
本发明的电压转换器件包括前向转换电路，其通过调整半导体开关的重复开/关切换中的占空比，将来自直流电源的输入电压转变为所需的输出电压。该电压转换器件包括控制部分，该控制部分以输出电压接近目标输出电压的方式，至少基于目标输出电压与输出电压中的一个来控制占空比；判定部分，其基于由控制部分控制的操作值，判定电压转换器件中的异常。
在该电压转换器件中，进行占空比的调整，即，半导体元件的接通时间与关闭时间的调整，以提升或降低直流电压。另外，通过作为控制量确定的输出电压与作为操作量确定的占空比执行控制，并且基于指示该占空比有多少已操作的操作值判定直流断路器的异常。当判定异常时，由于利用计算得到的用于控制的操作值，存在该结构简单并易于包装或配置的优点。
需要注意，该电压转换器件可包括存储电能的扼流圈。也就是，该电压转换器件可包括存储磁场能的线圈或存储电场能的电容器，并且这些部件通过开关进行能量的存储与释放。作为结果，可在放电时输出大量电能。另外，可整流或稳压要输出的电能或电压。
还有，除前向转换电路外，该电压转换电路可包括后向转换电路，该后向转换电路通过使用半导体元件的开关，再生关于直流电源的电功率。该前向转换电路与后向转换电路本身是公知的技术，并可通过使用二极管、晶体管等构造它们。该前向转换电路可为提升电压的升压电路或降低电压的降压电路。在前面的情况下，该后向转换电路为降压电路，在后面的情况下，该后向转换电路为升压电路
作为用于控制输出电压的装置，可使用各种类型的反馈控制，不区分模拟控制或数字控制。例如，可能使用PI控制或PID控制。例如通过从外部输入值，可适当地改变在这种控制中设置的目标输出电压。应当注意，在判定异常时，可利用限制值代替直接使用获得的控制值，通过执行诸如时间平均运算的滤波处理，可从限制值消除突变。
优选地，在根据本发明的电压转换器件中，当操作值大于或等于预定的上限值或者小于或等于预定的下限值时，判定部分确定在电压转换器件中出现异常。利用该结构，仅通过比较操作值与预定的上限值或下限值即可判定异常，因此方便了操作。可从理论上或经验上确定预定上限值与预定下限值。根据输出目标处负载的供电状态适当地改变这些上限值与下限值的配置。
优选地，在根据本发明的电压转换器件中，根据目标输出电压设置判定部分中的预定上限值与预定下限值。主要根据输入电压与目标输出电压的比值确定占空比。因此，优选地根据目标输出电压设置预定值，该预定值用于判定关于操作值的异常。从而在每个目标输出电压中设置适当的预定值。作为设置预定值的示例，存在利用多个步骤(至少两个步骤)准备表格和确定预定值的方法，和基于算术表达式等，根据每个目标输出电压计算预定值的方法。
优选地，根据本发明的电压转换器件还包括后向转换电路，其通过调整半导体元件重复的开/关切换中的占空比，对由输出目标提供的电能进行电压转换，并且再生关于直流电源的电功率。在反馈控制中，还可控制关于该后向转换电路的半导体元件的占空比。
优选地，本发明的电压转换器件包括占空比异常判定部分，其在当判定部分已经确定出现异常时，前向转换电路与后向转换电路的半导体开关处于关闭状态，和允许对输出目标的负载加电时，比较输入电压与输出电压，并且如果两个电压在可允许的范围内彼此相等，确定该半导体元件的占空比异常。可替换地，并且优选地，本发明的电压转换器件包括占空比异常判定部分，其在当判定部分已经确定出现异常时，前向转换电路的半导体开关固定于关闭状态，而后向转换电路的半导体开关固定于接通状态时，和允许对输出目标的负载加电时，比较输入电压与输出电压，并且如果两个电压在可允许的范围内彼此相等，确定该半导体元件的占空比异常。
通过此结构，有可能在传感器系统或半导体元件中判定是否存在发生异常的部件，例如二极管或三极管。如果以这种方式可判定异常位置，则存在根据判定结果采取适当对策的优点。
优选地，根据本发明的电压转换器件包括占空比异常判定部分，在该判定部分确定出现异常的情况下，当半导体元件的开关频率改变时，其基于操作值的改变，判定该半导体元件的占空比异常。
优选地，本发明的电压转换器件包括电流值获取部分，其获取将要输入的电流值；以及功率消耗值获取部分，其获取输出侧负载中的功率消耗值，该电压转换器件包括输入/输出电压判定部分，当占空比异常判定部分已经确定没有占空比异常时，在前向转换电路的半导体开关固定在关闭状态，并且后向转换电路的半导体元件开关固定在接通状态时，其比较基于输入电压与电流或输出电压与电流获得的电功率和功率消耗，以判定输入电压或输出电压中的异常。
优选地，根据本发明的电压转换器件包括变换器，其接收从电压转换器件输出的直流功率，并将此功率转变为交流功率；以及交流电机，其由从变换器输出的交流功率驱动。电动车可能为混合类型，其由内部的内燃机和交流电机驱动。在该电动车中，安装电压转换器件与其它装置的空间有限，并且存在即使在产生异常时优选地要求继续行驶的困难。因此，安装并不构成双重系统的电压转换器件具有很大的重要性，并且判定在何处产生异常的功能同样重要。
优选地，在根据本发明的电动车中，当占空比异常判定部分确定占空比异常时，该电压转换器件将前向转换电路与后向转换电路的半导体元件的开关固定在关闭状态。作为结果，禁止再生操作。因此，有可能防止由占空比异常引起的过大电压损坏平流电容器等。另一方面，通过二极管进行加电。结果，即使在电动车的电压转换器件中发现异常，也可由直流电源提供电力，以驱动车辆。在电动车的情况中，在减速或类似情况时，电机的转动能由制动机构吸收，而不是在电压转换器件中再生，并且该动作因此而高效运行。
优选地，在根据本发明的电动车中，当输入/输入电压判定部分确定在输出电压中的异常时，该电压转换器件将前向转换电路的半导体开关固定在关闭状态，并且将后向转换电路的半导体元件的开关固定在接通状态。通过固定这些开关状态，就不执行升压、降压、以及再生，并且因而在控制部分不执行利用输出电压的控制，因此，能够继续驾驶电动车。
附图说明
图1为表示本发明实施例配置的示意图；
图2为说明控制部分16中控制要点的方框图；
图3为表示操作值随时间变化的示例视图；
图4为表示开/关切换的视图；
图5为表示每个目标输出电压中的门限值的示例表格；
图6为表示图5内容的图表；
图7为表示关于异常位置的诊断与方法流程的流程图；
图8为表示图7中替代步骤的流程图；
图9为表示开/关切换的示例视图；
图10为表示根据本发明的电动车的示例视图。
具体实施方式
下面参考附图说明本发明的优选实施例。
图1为表示根据本实施例的电压转换器件与相关器件的示意图，并且图10为表示在其中安装这种电压转换装置的电动车100略图的视图。
这种电压转换装置10包括连接直流电源12与变频电机14的电路，以及包括控制部分16的直流断路器。线圈和与该直流电源串联的电路连接。另外，该线圈的另一端连接至二极管20与三极管22并联的上臂和二极管24与三极管26并联的下臂。上臂的另一端输出至变频电机14的一端，并且下臂的另一端输出至变频电机14的另一端，还连接至直流电源12。另外，电容器28与变频电机14并联。
可利用伏特计30测量从直流电源12输入的电压VB，而通过安培计34测量输入电流IB，并且通过伏特计34测量输出电压VH。这些测量的电压和电流提供至控制部分16。此外，从变频电机14向控制部分16提供功率消耗信息。可提供通过其可计算出功率消耗信息的信息，例如转矩命令信息，代替功率消耗信息。另外，从命令部分36输入在控制部分16执行的用于输出功率控制的目标输出功率。该命令部分36根据电动车100的行驶状态，偶尔指示优化目标输出功率。
该控制部分16包括算术控制部分38与存储部分40。该算术控制部分38根据预设程序和输入信号或输出信号的处理执行计算。具体地，该算术控制部分38指令对于三极管22与26的开关。也就是，该算术控制部分38操作控制开/关时间的占空比以控制开关，使得输出电压接近目标输出电压。还有，该算术控制部分38通过作为控制量确定的高压断路器器件的输出电压VH或涉及判定电路中异常的算术处理进行控制。该存储部分40在该算术控制部分38执行处理时，临时或永久存储所需信息。例如，用于判定电路中异常的门限值存储于该存储部分40中。
接下来，描述该电路的功能。该电路包括作为前向转换电路的升压电路，其向变频电机14供应来自直流电源12的电功率；和作为降压电路的后向转换电路，其再生关于直流电源12的电功率。通过开关三极管26并将三极管22设置于关闭状态来操作升压电路。也就是，当三极管26处于接通状态时，来自直流电源12的电流形成回路，其通过线圈18与三极管26返回至直流电源12。同时，磁能存储于线圈18中。另外，当三极管26关闭时，来自直流电源12的电流形成回路，电流通过该回路，借助线圈18与二极管20流经变频电机14并返回至直流电源12。在此期间，由于磁能存储于线圈18中，并且来自直流电源12的电能供应至变频电机14，因而提升了进入变频电机14的输出电压。
另一方面，通过接通和关闭三极管22并将三极管26设置于关闭状态来操作降压电路。也就是，当三极管22处于接通状态时，由变频电机14产出的电流形成回路，电流通过该回路流经三极管22，线圈18以及直流电源12，并返回至变频电机14。还有，当三极管22处于关闭状态时，该电流形成包括线圈18，直流电源12以及二极管24的回路，使得存储于线圈18中的磁能在直流电源12中再生。在后向转换电路中，降低变频电机14中的电压，以在直流电源12中再生，这从直流电源12接收功率的时间长于变频电机14供应功率的时间这一事实中显而易见。通过适当地控制供电操作与再生操作，可执行该电压转换器件的操作。
现在说明占空比。出于简单说明，当电压转换器件10仅包括升压电路时，可如下表达占空比duty0：
[表达式1]
duty0＝ton/(ton+toff) (1)
＝VB/VH (2)
在上式中，ton为三极管的接通时间，并且toff为该晶体管的关闭时间。在流经该电路的电流为固定的假设下，当直流电源供应的功率等于在输出侧消耗的功率时，推导得到表达式(2)。从表达式(1)与(2)可以理解，通过改变ton与toff改变占空比可将输出电压设置为所需值。在占空比的定义中，有可能使用不进行近似或具有更高近似精度的理论公式。应当注意，当包括后向转换电路时，基于相同概念进行拓展就已足够。
现在参考图2说明电压转换器件10上的控制，图2为说明在控制部分16中执行的控制流视图。首先，基于从命令部分36输入的目标输出电压Vdccom的信号50和从伏特计30输入的直流电压源12的输入电压VB的信号52，利用下面的表达式(S54)可确定占空比duty1：
[表达式2]
duty1＝VB/Vdccom (3)
在该表达式中，Vdccom替换表达式(2)中的VH。换言之，根据理论值以这样的方式设置占空比，即作为目标输出电压Vdccom确定输出电压VH。
然而，在实际的实践中，输出电压VH的值不同于目标输出电压Vdccom，这是由于，例如所采用的理论公式的精确度限制或每个器件的工作精确度造成的。从而，执行通过使用从伏特计34输入的信号56获得的输出电压VH与目标输出电压Vdccom间的比较计算(S58)，以得到偏差E＝(VH-Vdccom)。然后，对于此偏差，执行包括比例系数Kp和整数系数Ki的PI控制计算，以获取操作值duty_pi。该操作值duty_pi可由下列表达式正式地表示：
[表达式3]
duty_pi＝Kp·E+KiS[E]dt (4)
其中，S[E]dt表示E的时间积分。然而，在控制部分16中，对于在时间方面数字化的数据执行实际的计算。此外，基于用duty_Pi校正duty1得到的占空比duty＝duty1-duty_pi，开关的命令信号64输出至三极管22与26。
图3为表示操作值duty_pi随时间改变的示例视图。通常，该操作值duty_pi小(与duty1相比)，并且在0附近一点点变化。然而，在该示例中，在时钟时间70处出现异常，并且操作值duty_pi因此在正向突然增大。当异常以这种方式产生时，操作值duty_pi受到影响。因而，对于操作值，设置用于判定出现异常的上限值和下限值是有效的，并在操作值处于这些值的范围之外时判定出现异常。
下面将说明上限值与下限值的设置。在下面的说明中，考虑能够引起异常操作值的三种异常，即，由于传感器异常造成的输入电压VB异常，由于传感器异常造成的输出电压VH异常，以及由于诸如二极管或三极管的半导体元件异常造成的占空比异常。
首先，假设由于异常，输入电压VB变为VB+ΔVB。在这种情况中，假设实际期望的duty1的偏差为Δduty1，可得到下面的表达式：
[表达式4]
Δduty1＝(VB+ΔVB)/Vdccom-VB/Vdccom (5)
＝ΔVB/Vdccom (6)
这里，Δduty1根据目标输出电压Vdccom的值变化。因此，如果ΔVB具有给定值，在判定异常时，则根据该目标输出电压Vdccom设置用于Δduty1异常判定的门限值是足够的。
下面考虑输出电压VH异常的影响。考虑一种输出电压变为Vdccom-ΔVH的示例情况。PI控制用作将当输出电压为VH时的占空比近似为当输出电压为目标输出电压Vdccom时的占空比。因此，操作值的偏差可由下面的表达式近似：
[表达式5]
Δduty2＝VB/(Vdccom-ΔVH)-VB/Vdccom (7)
另外，参考图4考虑由于开关异常造成的Δduty3。图4为表示开关状态的时间图，其中，水平轴表示时间，而垂直轴表示开关接通和关闭值。在该图中，上部的(a)表示开关处于正常状态，并且下部的(b)表示发生异常时的开关。在(a)中，一个循环为1ms，ton与toff二者都对应于0.5ms。因此，载波频率fcarry＝1/(ton+toff)为1kHz，并且基于表达式(1)，占空比为0.5。相反，在开关中，从接通到关闭需要0.125ms，这是由于异常造成的，并产生导致0.625的占空比的占空比异常。也就是，假设对于开关命令，由于异常造成的接通时间畸变为ΔT，适当值与占空比的差别可由下式表示：
[表达式6]
Δduty3＝(ton+ΔT)-ton/T (8)
＝ΔT/T (9)
＝ΔT·fcarry (10)
在上述理论公式(6)、(7)与(10)中，当确定用于异常判定的门限值时，ΔVB、ΔVH与ΔT通常基于元件公差设置。另外，如下确定用于判定的门限值，使得可作为整体接受这些元件公差。
[表达式7]
Δduty_pi＝Δduty1+Δduty2+Δduty3 (11)
当Vdccom的值从250V至500V变化时，图5以百分比的形式表示Δduty_pi。各个条目为ΔVB的作用，ΔVH以及考虑所有作用的门限值的作用。结果，例如采用VB＝200V，ΔVB＝20V，ΔVH＝30V，以及ΔT·fcarry＝0.01(1％)。例如，在Vdccom＝250V的情况下，Δduty1的作用为8.0％，Δduty2的作用为10.9％，并且Δduty3的作用为1.0％，以及作为整体，Δduty_pi变为19.9％。
图6为表示图5中各个值的图表。其中，水平轴表示Vdccom，垂直轴表示Δduty_pi。通过此图表，门限值随Vdccom增加变为较小的值是显而易见的。例如，与Vdccom＝250V时的情况相比，Vdccom＝500V时的Δduty_pi降低至40％或更少。
在控制部分16中，图5中示出的内容可作为表格存储在存储部分40中。此外，所有理论公式可保持在存储部分40中，使得能够在需要时执行用于异常判定的门限值Δduty_pi的算术运算。应当注意，在此示例中可使用具有高近似度的表达式当作理论公式，但也可使用其它表达式。此外，当获得门限值时，除表达式(11)外，可基于多个公式计算。例如，当考虑三个元件冗余出现的概率时，可容易地用一个常数乘以表达式(11)。另外，当考虑Δduty_pi的符号时，可通过不同方法确定用于异常判定的上限值与下限值。
下面说明当确定异常时用于指出异常位置与应对措施的示例处理。图7为表示在通过判定部分确定异常后执行的诊断与措施流程的流程图。在启动诊断时(S100)，三极管22与26固定在关闭状态(S102)。也就是，它们固定在再生禁止状态和供电启动状态。另外，由伏特计30测量的输入电压VB与由伏特计34测量的输出电压VH比较(S104)。如果伏特计30与伏特计34均正常工作，这两个伏特计应该彼此相等。因此，当这两个伏特计相等时，可以确定由于占空比异常导致产生的异常(S106)，并且采取对应于占空比异常的措施(S108)。应当注意，在判断两个伏特计是否彼此相等时，要考虑到二极管20等的电阻、测量误差、以及其它因素，设置用于相等的适当容差。优选地，这样的措施允许继续进行电动车100的操作。例如，可以考虑用于将三极管22固定在关闭状态和保持再生禁止状态的措施。作为结果，有可能避免由过大电压造成的电容器28的毁坏或损伤。在这种情况下，将三极管26固定在关闭状态，并启动供电。
另一方面，在步骤S104中，当输入电压VB与输出电压VH彼此不等时，可以确定，在由伏特计30输出的输入电压VB或由伏特计34输出的输出电压VH中出现异常。应当注意，在步骤S102，即使三极管22接通(再生启动状态)，也可进行关于步骤S104的判定。
接着，用于再生的三极管22接通(S110)，并且通过使用由安培计32测量的电流IB，计算电功率VH·IB(S112)。另外，计算结果与功率消耗Pload比较，功率消耗涉及基于从变频电机14输入的功率消耗信息计算得到的负载(S114)。当确定功率消耗Pload与电流IB是可靠的时，接着当两个值彼此不等时，确定在输出电压VH中存在异常(S116)，并且采取用于VH异常的措施(S118)。由于此方法，例如可以考虑保持再生启动状态，而将三极管22固定在接通状态，并且保持供电启动状态，而将三极管26固定在关闭状态。
另一方面，当这两个值彼此相等时，确定在输入电压VB中存在异常(S120)，并且采取用于VB异常的措施(S122)。这种措施可能包括例如使用在存储部分40等中备用的估计值代替从图2中S54处的信号52获得的输入电压VB的方法。还应当注意，有可能计算电功率VB·IB代替VH·IB，以在步骤S112进行相同的诊断。此外，计算功率VB·IB与VH·IB，以增加诊断的确定性。
图8中的线SB表示关于图7中线SA的步骤S102与S104的替代步骤，并且同样地，在这些步骤中计算占空比。也就是，在步骤S202，三极管开关的载波频率首先降低至1/2。在这种情况下，检查该操作值duty_pi是否变为1/2(在可允许的范围内)(S204)。
参考图9说明此时的状态。图9为类似图6的三极管的开关的时间图。由开/关构成的一个循环为2ms，其为图6中循环的两倍，并且作为该循环的倒数的载波频率fcarry由此降低至1/2。在表示正常状态的上部的(a)中，占空比为0.5。另一方面，在表示异常状态的下部的(b)中，ΔT为类似图6中的0.125ms，且占空比为1.125/2＝0.50625。因此，根据表达式(10)，获得操作值duty_pi＝0.0625，其为值0.125的一半。
因此，在步骤204，当操作值降至1/2时，可判定已出现异常(S106)。另一方面，当操作值未降低至1/2时，考虑在开关位置以外的位置出现异常，并且在步骤S110，三极管22接通，而三极管26关闭，因此继续与图7中示出的等效的处理。
注意到，对于三极管22与三极管26可分别进行异常判定。也就是，通过分别改变涉及前向转换电路的载波频率与涉及后向转换电路的载波频率，可判定半导体元件中关于每个电路的异常。
Claims (14)
1.一种电压转换器件，包括前向转换电路，其通过调整半导体元件重复的开/关切换中的占空比，将来自直流电源的输入电压转换为所需的输出电压，该电压转换器件包括：
控制部分，其基于目标输出电压与输出电压中的至少一个，以输出电压接近目标输出电压的方式控制占空比；
判定部分，其基于输入电压、输出电压、占空比以及目标输出电压，分别判定输入电压异常、输出电压异常、以及占空比异常；以及
后向转换电路，其通过调整半导体元件的重复开/关切换中的占空比，执行从输出目标供应的电功率的电压转换，并且将转换电压再生到直流电源。
2.根据权利要求1的电压转换器件，包括占空比异常判定部分，在判定部分确定出现异常时，其在前向转换电路与后向转换电路的半导体元件固定于关闭状态，并且没有阻止输出目标的负载进行供电操作的状态下，比较输入电压与输出电压，并且在两个电压彼此相等时，确定出现半导体元件的占空比异常，其中所述占空比异常判定部分被包括在所述判定部分中。
3.根据权利要求1的电压转换器件，包括占空比异常判定部分，在判定部分确定出现异常时，该占空比异常判定部分在前向转换电路的半导体元件固定于关闭状态，而后向转换电路的半导体元件固定于接通状态时，并且没有阻止输出目标的负载进行供电操作的状态下，比较输入电压与输出电压，并且在两个电压彼此相等时确定半导体元件的占空比异常，其中所述占空比异常判定部分被包括在所述判定部分中。
4.根据权利要求1的电压转换器件，包括占空比异常判定部分，当判定部分确定出现异常时，在半导体元件的开关频率改变时，基于操作值的改变，该占空比异常判定部分判定该半导体元件的占空比异常，其中所述占空比异常判定部分被包括在所述判定部分中。
5.根据权利要求2至4中任一个的电压转换器件，包括：
电流值获取部分，获取将要输入的电流值；以及
功率消耗值获取部分，获取输出目标上的负载中的功率消耗值，
输入/输出电压判定部分，当占空比异常判定部分确定没有出现占空比异常时，在前向转换电路的半导体元件固定于关闭状态，而后向转换电路的半导体元件固定于接通状态时，该输入/输出电压判定部分比较基于输入电压与电流或者输出电压与电流获得的电功率与功率消耗，以判定是否出现输入电压或输出电压中的异常，其中所述输入/输出电压判定部分被包括在所述判定部分中。
6.一种电动车，包括：
根据权利要求5的电压转换器件；
变换器，接收从该电压转换器件输出的直流功率，并将接收的功率转换为交流功率；以及
交流电机，通过使用从该变换器输出的交流功率驱动。
7.根据权利要求6的电动车，其中，当占空比异常判定部分确定已经发生占空比异常时，该电压转换器件将前向转换电路与后向转换电路的半导体元件固定于关闭状态。
8.根据权利要求6的电动车，其中，当输入/输出电压判定部分确定在输出电压中已经出现异常时，该电压转换器件将前向转换电路的半导体元件固定于关闭状态，并且将后向转换电路的半导体元件固定于接通状态。
9.根据权利要求1的电压转换器件，进一步包括：
当所述判定部分判定出现异常时，通过切换所述半导体元件的接通/关闭状态以使得所述电压转换器件的输入侧和输出侧的电压相等以及通过比较伏特计所检测的所述电压转换器件的输入侧和输出侧处的电压，从而判定至少其中一个伏特计异常的部分。
10.根据权利要求1的电压转换器件，进一步包括：
用于判定所述电压转换器件的输出侧处的伏特计异常的部分；以及
当在所述伏特计的输出侧检测到异常时允许连续的供电操作的部分。
11.根据权利要求1的电压转换器件，
其中所述电压转换器件安装在电动车上，用于向所述电动车提供驱动能量；以及
所述电压转换器件包括在连续进行所述电动车的驱动的状态下判定所述电压转换器件的输入侧和输出侧的伏特计异常的部分。
12.根据权利要求1的电压转换器件，进一步包括：
当所述判定部分判定出现异常时通过改变半导体元件的切换频率来判定切换异常的部分。
13.根据权利要求1的电压转换器件，进一步包括：
用于判定所述电压转换器件的输入侧和输出侧处的伏特计异常的部分；以及
当在任意其中一个伏特计中检测到异常时，基于流过所述电压转换器件的电流和输出侧的实际功率消耗，来执行诊断以判定是否在输出侧伏特计处出现异常的部分。
14.根据权利要求1的电压转换器件，进一步包括：
用于判定所述电压转换器件的输入侧伏特计异常的部分，
其中当在输入侧伏特计处检测到异常时，所述控制部分通过利用估计值代替伏特计的测量值从而进行控制以连续地进行供电操作。
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| JP5136394B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2013-02-06 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の電源装置 |
| JP5343741B2 (ja) * | 2009-07-08 | 2013-11-13 | 株式会社明電舎 | モータ駆動装置の消費電力演算方法および消費電力演算方法を用いたモータ駆動装置の制御方法 |
| ES2833080T3 (es) * | 2010-12-12 | 2021-06-14 | Infinirel Corp | Procedimiento y sistema de medición de la integridad de un convertidor de potencia |
| CN105409111B (zh) * | 2013-09-30 | 2017-10-24 | 三菱电机株式会社 | 电力变换装置以及使用电力变换装置的空气调节装置 |
| WO2016051567A1 (ja) | 2014-10-02 | 2016-04-07 | 三菱電機株式会社 | チョッパ回路制御装置 |
| JP7110870B2 (ja) * | 2018-09-26 | 2022-08-02 | Tdk株式会社 | 判定回路および電源装置 |
| EP3694105A1 (de) | 2019-02-05 | 2020-08-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaltvorrichtung zum auftrennen eines strompfads |
| CN112821746A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-05-18 | 浙江日风电气股份有限公司 | 一种升压电路母线软启动方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111218A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-27 | Ricoh Co Ltd | 電源装置 |
| JPH05260731A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-10-08 | Hino Motors Ltd | 双方向ｄｃ・ｄｃコンバータ |
| JP2001275367A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-05 | Toei Denki Kk | 電動機制御装置 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60109760A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-15 | Toshiba Corp | 電力変換器の位相制御装置 |
| JPH02308935A (ja) | 1989-05-23 | 1990-12-21 | Mazda Motor Corp | エンジンの制御装置 |
| JPH0818142B2 (ja) | 1989-07-31 | 1996-02-28 | 松下電器産業株式会社 | 高周波抵抗溶接機用制御装置 |
| US5017800A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-21 | Wisconsin Alumni Research Foundation | AC to DC to AC power conversion apparatus with few active switches and input and output control |
| JPH0360877U (zh) * | 1989-10-13 | 1991-06-14 | ||
| US5181169A (en) * | 1991-11-15 | 1993-01-19 | Allied-Signal Inc. | Bi-directional PWM converter |
| JP2879486B2 (ja) | 1992-03-06 | 1999-04-05 | 日野自動車工業株式会社 | 内燃機関の制動および補助動力装置 |
| US5602464A (en) * | 1995-07-24 | 1997-02-11 | Martin Marietta Corp. | Bidirectional power converter modules, and power system using paralleled modules |
| US5761028A (en) * | 1996-05-02 | 1998-06-02 | Chrysler Corporation | Transistor connection assembly having IGBT (X) cross ties |
| EA001090B1 (ru) * | 1997-01-31 | 2000-10-30 | Силверлайн Пауэр Конвершн, Ллк. | Источник бесперебойного питания |
| DE19846319C1 (de) * | 1998-10-08 | 2000-02-17 | Daimler Chrysler Ag | Energieversorgungsschaltung für ein Kraftfahrzeugbordnetz mit zwei Spannungsversorgungszweigen |
| US6317458B1 (en) * | 1998-12-21 | 2001-11-13 | Caterpillar Inc. | Fault detection for a pulse width modulation driver |
| US6384491B1 (en) * | 1999-12-02 | 2002-05-07 | Litton Systems, Inc. | Active energy hold up for power supplies |
| US6407899B1 (en) * | 2000-03-07 | 2002-06-18 | International Business Machines Corporation | Fault detection in a redundant power converter |
| JP3476770B2 (ja) * | 2000-12-18 | 2003-12-10 | 科学技術振興事業団 | 電気自動車の制御装置 |
| US6433527B1 (en) * | 2001-06-01 | 2002-08-13 | Maxim Integrated Products, Inc. | Phase failure detector for multi-phase switching regulators |
| JP3632657B2 (ja) * | 2001-12-20 | 2005-03-23 | トヨタ自動車株式会社 | 電圧変換装置 |
| WO2003073185A2 (en) * | 2002-02-28 | 2003-09-04 | Zetacon Corporation | Predictive control system and method |
-
2003
- 2003-06-04 JP JP2003159966A patent/JP4325284B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-02-06 US US10/555,175 patent/US7425782B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-06-02 EP EP04745520.9A patent/EP1630937B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-06-02 WO PCT/JP2004/007621 patent/WO2004109899A1/ja active Application Filing
- 2004-06-02 CN CNB2004800153459A patent/CN100440700C/zh not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111218A (ja) * | 1987-10-23 | 1989-04-27 | Ricoh Co Ltd | 電源装置 |
| JPH05260731A (ja) * | 1992-03-06 | 1993-10-08 | Hino Motors Ltd | 双方向ｄｃ・ｄｃコンバータ |
| JP2001275367A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-05 | Toei Denki Kk | 電動機制御装置 |
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