CN107408886B - 多相转换器 - Google Patents

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Abstract

提供一种在具备多个电压转换部的多相转换器中能够在某一相发生异常的情况下切实地保护发生故障的相且通过除此以外的相继续进行驱动的结构。DC‑DC转换器(1)将多个电压转换部(4A、4B)并联设置于输入侧导电路(71)与输出侧导电路(72)之间。相当于信号控制部的控制部(2)在预定的检查时期中,对于多个电压转换部(4A、4B),针对每个电压转换部进行使PWM信号的占空比变动的检查动作。而且,控制部(2)基于该检查时期中的多相转换部(4)中的电流、电压、温度中的至少任一方的状态,确定异常的电压转换部,使除去所确定的异常的电压转换部之外的剩余的电压转换部进行电压转换。

Description

多相转换器
技术领域
本发明涉及一种多相转换器。
背景技术
在通过开关元件的驱动而使直流电压升压或降压的DC-DC转换器中,公知一种将多个电压转换部并联连接而成的结构的多相DC-DC转换器。作为这种多相DC-DC转换器的例子,例如存在专利文献1那样的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-46541号公报
发明内容
发明要解决的课题
不过,在多相式DC-DC转换器的情况下,还设想到仅某一相发生故障的情况,在某一相发生故障的情况下,也可能存在期望不使DC-DC转换器的动作全部中止而是利用未发生故障的相继续进行动作的情况。专利文献1的电源装置是应对这样的要求的装置,在针对各相斩波器部的开关元件的控制信号的下降沿的边沿定时下,取得由电流检测器检测到的电流值,如果所取得的各电流值不同,则判定为某一方的各相斩波器部发生故障。而且,即使在检测到在某一方的各相斩波器部发生故障的情况下,也使未发生故障的各相斩波器部的动作继续,限制发电机的输出,以避免超过未发生故障的各相斩波器部的耐电流。
然而,专利文献1的电源装置仅仅是在各相斩波器部的开关元件仅发生开路故障的情况下限制整体的输出,并不存在在准确地确定发生故障的部分之后使该部分的动作切实地停止这样的思想。
本发明是基于上述情形而完成的,其目的在于,提供一种在具备多个电压转换部的多相转换器中能够在某一相发生异常的情况下切实地保护发生故障的相且通过除此以外的相继续进行驱动的结构。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及一种多相转换器,是具有多个电压转换部以及控制部的多相型转换器,所述控制部将PWM信号输出到所述电压转换部并单个控制所述电压转换部,其中,所述控制部包括:信号控制部,将PWM信号输出到各个所述电压转换部,在预定的检查时期,使针对作为进行检查动作的对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组的PWM信号的占空比变动;异常确定部,从多个所述电压转换部中,确定在所述检查时期中电流、电压、温度中的至少任一方发生预定的异常状态的异常的电压转换部或异常的电压转换部的组;以及动作控制部,在通过所述异常确定部确定了的情况下,使多个所述电压转换部中的除去所确定的所述异常的电压转换部或所述异常的电压转换部的组之外的剩余的电压转换部进行电压转换。
在本发明的多相转换器中,当在某个检查时期以使针对作为对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组的PWM信号的占空比变动的方式进行了检查动作的情况下,如果对象正常,则电流、电压、温度适当地变动,如果对象异常,则电流、电压、温度不适当地变动。因此,如果构成为从多个所述电压转换部中确定在检查时期中电流、电压、温度中的至少任一方发生预定的异常状态的异常的电压转换部或异常的电压转换部的组,则容易更准确地确定发生异常的相或发生异常的相的组。
而且,动作控制部在通过异常确定部进行了确定的情况下,使多个电压转换部中的除去所确定的异常的电压转换部或异常的电压转换部的组之外的剩余的电压转换部进行电压转换。因此,能够切实地使异常的范围(一个或多个相)的动作持续停止而实现保护且通过剩余的电压转换部继续进行电压转换。
在本发明中,“预定的异常状态”是指电压转换部中的电流、电压、温度的状态脱离预先确定的正常状态的状态。例如,可以将电压转换部中的电流、电压、温度中的任一方脱离规定的正确范围这样的电路状态设为“预定的异常状态”。或者,也可以将电压转换部中的电流、电压、温度中的任一方变成预先确定的急剧上升状态或急剧下降状态这样的电路状态设为“预定的异常状态”。
在本发明中,“预定的检查时期”是指预先确定为应该在DC-DC转换器中进行检查的期间的时期。具体来说,能够设为从所确定的检查开始条件成立时起直到所确定的结束定时为止的时期。“检查开始条件”能够设为各种条件,例如可以将“从点火信号从断开切换成接通起经过了一定时间”设为检查开始条件,也可以将“从DC-DC转换器的动作开始起经过了一定时间”设为检查开始条件。或者,也可以将“从上次的检查时期起经过了一定时间”设为检查开始条件。这些只不过是一个例子,能够将这些以外的各种条件设为检查开始条件。另外,“预定的检查时期”的结束定时也能够设为各种定时,例如可以设为“从开始占空比的变动(检查动作)起经过了一定时间的定时”,也可以设为预先确定的结束条件成立的定时。
附图说明
图1是概略地例示实施例1的DC-DC转换器的电路图。
图2是说明实施例1中的占空比的切换的说明图。
图3是概略地例示实施例2的DC-DC转换器的电路图。
图4是概略地例示实施例3的DC-DC转换器的电路图。
图5是概略地例示其他实施例的DC-DC转换器的电路图。
具体实施方式
以下例示出发明的优选方式。
在本发明中,也可以构成为,信号控制部在进行检查动作时,对不作为对象的电压转换部持续输出与在检查动作中发生变化的占空比不同的占空比的PWM信号,使电压转换继续。
根据该结构,能够在使多个电压转换部的动作尽可能不停止的情况下确定发生异常的电压转换部或包括发生异常的电压转换部的组。
本发明也可以是,具备多个检测部,该多个检测部构成为,在多个电压转换部中分别与每个电压转换部或每个电压转换部的组建立对应,并且针对每个电压转换部或每个电压转换部的组而检测电流、电压、温度中的至少任一方。并且,异常确定部也可以构成为,基于由检测部检测到的检测结果,确定进行了检查动作的作为对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组是否异常。
根据该结构,装置能够更准确地掌握在作为检查动作的对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组中电流、电压、温度中的至少任一方伴随着占空比的变动而发生何种程度的变化,能够更准确地确定作为对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组是否异常。
本发明也可以是,还具备对该多相转换器的预定位置的温度进行探测的温度探测部。并且,异常确定部也可以构成为,在由温度探测部探测的温度处于预定范围内时,基于由检测部得到的温度检测结果,确定作为对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组是否异常,所述检测部与通过信号控制部进行了检查动作的作为对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组建立了对应。
这样一来,能够防止在多相转换器达到未预定的温度条件(预定位置的温度处于预定范围外的条件)时通过异常确定部进行基于温度的异常确定的情况。
<实施例1>
以下,说明将本发明具体化的实施例1。
图1所示的DC-DC转换器1例如构成为车载用的降压型DC-DC转换器,构成使施加到输入侧导电路71的直流电压降压并输出到输出侧导电路72的结构。
在图1的DC-DC转换器1中设置有电源导电路70以及基准导电路78,该电源导电路70具备输入侧导电路71和输出侧导电路72,并且作为电源线发挥功能,该基准导电路78保持在比电源导电路70的电位低的恒定的基准电位(地电位)。并且,在输入侧导电路71与输出侧导电路72之间并联设置有使施加到输入侧导电路71的输入电压降压而生成输出电压的多个电压转换部4A、4B。该DC-DC转换器1构成为通过控制部2将PWM信号输出到电压转换部4A、4B并分别控制电压转换部4A、4B的多相型的转换器(多相转换器)。
输入侧导电路71构成为被施加相对较高的电压的初级侧(高压侧)的电源线,形成为与初级侧电源部61的高电位侧的端子导通且被从该初级侧电源部61施加预定的直流电压(例如,48V)的结构。该输入侧导电路71分别连接到后述的多个单独输入电路42A、42B。
初级侧电源部61例如由锂离子电池或双电层电容器等蓄电单元构成,产生第一预定电压。将初级侧电源部61的高电位侧的端子保持于例如48V,将低电位侧的端子保持于地电位(0V)。
输出侧导电路72构成为被施加相对较低的电压的次级侧(低压侧)的电源线。该输出侧导电路72例如形成为与次级侧电源部62的高电位侧的端子导通且被从该次级侧电源部62施加比初级侧电源部61的输出电压小的直流电压(例如,12V)的结构。
次级侧电源部62例如由铅蓄电池等蓄电单元构成,产生比由初级侧电源部61产生的第一预定电压低的第二预定电压。例如,将次级侧电源部62的高电位侧的端子保持于12V,将低电位侧的端子保持于地电位(0V)。此外,在图1的例子中,设置于输出侧导电路72的端子64被连接到次级侧电源部62的正极侧的端子的状态是次级侧电源部62的正确的连接状态。
基准导电路78构成为接地,保持于恒定的地电位(0V)。初级侧电源部61的低电位侧的端子和次级侧电源部62的低电位侧的端子与该基准导电路78导通,进而,后述的开关元件32A、32B的漏极连接于该基准导电路78。
在输入侧导电路71与输出侧导电路72之间设置有多相转换部4。该多相转换部4具备并联配置于输入侧导电路71与输出侧导电路72之间的多个电压转换部4A、4B。这些电压转换部4A、4B作为同步整流方式的降压型转换器而发挥功能。
在从输入侧导电路71分支的第一电压转换路径3A设置有单独输入电路42A(单独导电路)、电压转换部4A以及单独输出电路52A(单独导电路),该单独输入电路42A连接到输入侧导电路71,该电压转换部4A通过驱动用的开关元件5A、6A的接通和断开动作而对输入到单独输入电路42A的电压进行转换,该单独输出电路52A作为由电压转换部4A转换而得到的电压的输出路径。而且,在单独输入电路42A设置有将单独输入电路42A切换成通电状态和非通电状态的保护用的开关元件20A。另外,在单独输出电路52A设置有在逆流时将单独输出电路52A切换成通电状态和非通电状态的保护用的开关元件24A。
在电压转换部4A中,将从输入侧导电路71分支的单独输入电路42A连接到高侧的开关元件5A的漏极。该开关元件5A的漏极与输入侧电容器8A的一侧的电极导通,在介于单独输入电路42A的开关元件20A处于接通状态时,该开关元件5A的漏极还与初级侧电源部61的高电位侧端子导通。另外,将低侧的开关元件6A的漏极以及线圈12A的一端连接到开关元件5A的源极。将输入侧电容器8A以及输出侧电容器10A的各电极连接到低侧的开关元件6A的源极。另外,线圈12A的另一端连接于输出侧电容器10A的一个电极以及开关元件24A的源极。而且,对开关元件5A的栅极输入来自控制部2的驱动信号以及非驱动信号,根据来自控制部2的信号而使开关元件5A切换成接通状态和断开状态。对低侧的开关元件6A的栅极也输入来自控制部2的驱动信号以及非驱动信号,根据来自控制部2的信号而使开关元件6A切换成接通状态和断开状态。
从输入侧导电路71分支的第二电压转换路径3B与第一电压转换路径3A同样地构成。在该第二电压转换路径3B设置有单独输入电路42B(单独导电路)、电压转换部4B以及单独输出电路52B(单独导电路),该单独输入电路42B连接到输入侧导电路71,该电压转换部4B通过驱动用的开关元件5B、6B的接通和断开动作而对输入到单独输入电路42B的电压进行转换,该单独输出电路52B作为由电压转换部4B转换而得到的电压的输出路径。而且,在单独输入电路42B设置有将单独输入电路42B切换成通电状态和非通电状态的保护用的开关元件20B。另外,在单独输出电路52B设置有在逆流时将单独输出电路52B切换成通电状态和非通电状态的保护用的开关元件24B。
在电压转换部4B中,将从输入侧导电路71分支的单独输入电路42B连接到高侧的开关元件5B的漏极。该开关元件5B的漏极与输入侧电容器8B的一侧的电极导通,在介于单独输入电路42B的开关元件20B处于接通状态时,该开关元件5B的漏极还与初级侧电源部61的高电位侧端子导通。另外,将低侧的开关元件6B的漏极以及线圈12B的一端连接到开关元件5B的源极。将输入侧电容器8B以及输出侧电容器10B的各电极连接到低侧的开关元件6B的源极。另外,线圈12B的另一端连接于输出侧电容器10B的一个电极以及开关元件24B的源极。而且,对开关元件5B的栅极输入来自控制部2的驱动信号以及非驱动信号,根据来自控制部2的信号而使开关元件5B切换成接通状态和断开状态。对低侧的开关元件6B的栅极也输入来自控制部2的驱动信号以及非驱动信号,根据来自控制部2的信号而使开关元件6B切换成接通状态和断开状态。
并且,开关元件6A、6B的源极、输入侧电容器8A、8B的单侧的各电极、输出侧电容器10A、10B的单侧的各电极彼此导通,经由导电路76连接到开关元件32A、32B的各源极。开关元件24A、24B的漏极彼此导通,并连接到输出侧导电路72。
以上述方式构成的电压转换部4A、4B分别作为同步整流方式的降压型转换器而发挥功能。电压转换部4A通过使高侧的开关元件5A的接通动作和断开动作的切换与低侧的开关元件6A的断开动作和接通动作的切换同步地进行,将施加到单独输入电路42A的直流电压降压并输出到单独输出电路52A。具体来说,通过控制部2对开关元件5A、6A各自的栅极提供PWM信号,交替地切换成使开关元件5A成为接通状态且使开关元件6A成为断开状态的第一状态、以及使开关元件5A成为断开状态且使开关元件6A成为接通状态的第二状态。于是,通过重复进行这样的第一状态与第二状态的切换,将施加到单独输入电路42A的直流电压降压并输出到单独输出电路52A。单独输出电路52A的输出电压根据提供到开关元件5A、6A的栅极的PWM信号的占空比来确定。
电压转换部4B也是同样的,通过使高侧的开关元件5B的接通动作和断开动作的切换与低侧的开关元件6B的断开动作和接通动作的切换同步地进行,将施加到单独输入电路42B的直流电压降压并输出到单独输出电路52B。具体来说,通过控制部2对开关元件5B、6B各自的栅极提供PWM信号,交替地切换成使开关元件5B成为接通状态且使开关元件6B成为断开状态的第一状态、以及使开关元件5B成为断开状态且使开关元件6B成为接通状态的第二状态。于是,通过重复进行这样的第一状态与第二状态的切换,将施加到单独输入电路42B的直流电压降压并输出到单独输出电路52B。单独输出电路52B的输出电压根据提供到开关元件5B、6B的栅极的PWM信号的占空比来确定。此外,提供到两电压转换部4A、4B的驱动信号的定时未特别限定,例如通过公知的控制方法而使相位错开地进行电压转换部4A的动作和电压转换部4B的动作即可。
进而,图1的DC-DC转换器1具备反接保护电路部30,构成为在次级侧电源部62被反接的情况下切断导电路76的导通,防止在反接时电流流入到次级侧。该反接保护电路部30具备并联配置在两电压转换部4A、4B与基准导电路78之间的导电路76中的反接保护用的开关元件32A、32B、以及将开关元件32A、32B的栅极电位保持为输出侧导电路72的电位的导电路34。开关元件32A、32B构成为切换成切断导电路76的导通的断开状态和解除该切断的接通状态。
在反接保护电路部30中,在至少次级侧电源部62(低压侧的电源部)的端子处于图1所示的正确的连接状态的条件下,开关元件32A、32B成为接通状态。在该情况下,在多相转换部4未进行动作的状态下,开关元件32A、32B的栅极电位变成与次级侧电源部62的正极电位(例如,12V)大致相同的电位,维持于栅极电位比源极电位高的状态,因此,开关元件32A、32B维持于接通状态。于是,低侧的开关元件6A、6B的源极、输入侧电容器8A、8B、输出侧电容器10A、10B均维持于与基准导电路78导通的状态。另一方面,在次级侧电源部62(低压侧的电源部)的端子是将正负反过来的反接状态的情况下,开关元件32A、32B的栅极电位变成与次级侧电源部62的负极的电位(例如,-12V)大致相同的电位,维持于栅极电位比源极电位低的状态。因此,开关元件32A、32B维持于断开状态。在开关元件32A、32B处于断开状态时,开关元件6A、6B的源极、输入侧电容器8A、8B、输出侧电容器10A、10B均成为与基准导电路78不导通的状态。进而,在图1的结构中,即使在次级侧电源部62与输出侧导电路72之间成为开路状态的情况下,开关元件32A、32B也维持于断开状态。
在DC-DC转换器1中构成用于对流过输出侧导电路72的电流进行检测的电流检测路径80。该电流检测路径80是通过公知的方法来对流过输出侧导电路72的电流进行检测的路径,控制部2根据经由该电流检测路径80输入的值来掌握流过输出侧导电路72的电流的值。此外,在图1中,简略地示出电流检测路径80,但电流检测路径80中的具体的电流检测电路能够使用公知的各种电流检测电路,只要是控制部2能够掌握流过输出侧导电路72的电流的值Io的结构即可。
而且,控制部2判断在输出侧导电路72中是否产生过电流。具体来说,控制部2将流过输出侧导电路72的电流值Io与预先确定的阈值It进行比较,如果Io≤It,则判断为不是过电流状态,如果Io>It,则判断为是过电流状态。另外,控制部2还被输入输出侧导电路72的电压,并且控制部2判断在输出侧导电路72中是否产生过电压。具体来说,将控制部2检测到的输出侧导电路72的电压值Vo与预先确定的阈值Vt进行比较,如果Vo≤Vt,则判断为不是过电压状态,如果Vo>Vt,则判断为是过电压状态。并且,控制部2构成为在产生过电流状态或过电压状态时即成为Io>It或Vo>Vt时,将保护用的开关元件20A、20B均切换成断开状态。
另外,控制部2构成为,能够判定流过输出侧导电路72的电流的朝向是从多相转换部4侧朝向次级侧电源部62侧的第一朝向还是从次级侧电源部62侧朝向多相转换部4侧的第二朝向。并且,控制部2构成为,在检测到流过输出侧导电路72的电流的朝向是上述“第二朝向”的情况下(即在判定为电流方向是逆流状态的情况下),将保护用的开关元件24A、24B均切换成断开状态。
接下来,对异常检测控制进行说明。
如图1所示,对控制部2输入来自未图示的点火开关的点火信号。在点火开关处于接通状态时,将表示接通状态的点火信号(接通信号)输入到控制部2,在点火开关处于断开状态时,将表示断开状态的点火信号(断开信号)输入到控制部2。而且,控制部2例如每当点火信号从断开信号向接通信号切换时进行以下说明的异常检测控制。具体来说,可以是,在点火信号从断开信号切换成接通信号之后,并且在连接到输入侧导电路71的未图示的发电机进行动作之前,利用从初级侧电源部61供给的电力来进行异常检测控制。或者,也可以是,在点火信号从断开信号切换成接通信号之后,并且在连接到输入侧导电路71的未图示的发电机进行动作之后,进行异常检测控制。此外,以下所示的异常检测控制的定时只不过是一个例子,例如也可以当在多相转换部4中发生异常时(产生过电流时、产生过电压时、发生过热时、产生逆流时等)或除此以外的低电压控制时进行以下所示的异常检测控制。
在点火信号从断开切换成接通之后,控制部2使多相转换部4进行动作。首先,使电压转换部4A、4B进行上述通常动作。此时,针对电压转换部4A、4B的PWM信号的占空比设为将比次级侧电源部62的输出电压V0(例如,12V)高的电压V1(例如,13V)输出到输出侧导电路72的预定的占空比D1。具体来说,将电压转换部4A的保护用的开关元件20A、24A切换成接通状态,并分别对驱动用的开关元件5A、6A输出被设定为占空比D1的PWM信号。同样地,将电压转换部4B的保护用的开关元件20B、24B切换成接通状态,并分别对驱动用的开关元件5B、6B输出被设定为占空比D1的PWM信号。关于分别针对电压转换部4A、4B的PWM信号,例如通过公知的方法使相位错开地进行。在这样的通常动作中,例如以将预定电压V1作为目标电压的方式进行公知的反馈控制,通过反馈控制调整用于得到预定电压V1的占空比D1。
其后,控制部2进行针对电压转换部4A的检查动作。具体来说,保持使电压转换部4A的保护用的开关元件20A、24A处于接通状态,而分别对驱动用的开关元件5A、6A输出被设定为异常检测用的占空比D2的PWM信号。占空比D2例如像图2所示的“正在判定”那样大于“判定前”的占空比D1,具体来说,设为将比在占空比D1时输出的电压V1(例如,13V)高的电压V2(例如,15V)输出到输出侧导电路72的占空比。在进行电压转换部4A的检查动作的检查期间提供给作为对象的电压转换部4A的占空比D2是如下的占空比,即用于在不作为对象的电压转换部4B中持续输出与所设定的通常动作时的目标电压值以及目标电流值不同的检查用的目标电压值以及目标电流值的占空比。
电压转换部4A进行如下的电压转换动作(检查动作):根据变更的占空比D2的PWM信号来将施加到单独输入电路42A的直流电压降压,并输出到单独输出电路52A。在电压转换部4A进行这样的检查动作的期间,对另一个电压转换部4B持续输出占空比D1的PWM信号。因此,电压转换部4B进行如下的电压转换动作(通常动作):根据占空比D1的PWM信号来将施加到单独输入电路42B的直流电压降压,并输出到单独输出电路52B。控制部2以上述方式按预定时间进行仅使电压转换部4A的占空比较大地变更的控制,在该预定时间(检查期间)的期间,将单独输出电路52A的电压值Va与第一阈值Vt1以及第二阈值Vt2进行比较。此外,第一阈值Vt1例如是比上述的V2高的值,第二阈值Vt2是比上述的V2低且比V1高的值。然后,当在电压转换部4A的占空比被变更为D2的预定时间(检查期间)的期间内产生Va>Vt1或Va<Vt2的状态的情况下,将电压转换部4A判定为异常。即,确定电压转换部4A是“异常的电压转换部”。相反地,当在预定时间的期间内维持于Vt2<Va<Vt1的情况下,判定为电压转换部4A正常。此外,在图1的例子中,通过电压检测部54A检测单独输出电路52A的电压Va,通过电压检测部54B检测单独输出电路52B的电压Vb,将由各个检测部检测到的电压Va、Vb输入到控制部2。
接下来,控制部2进行针对电压转换部4B的检查动作。具体来说,保持使电压转换部4B的保护用的开关元件20B、24B处于接通状态,而分别对驱动用的开关元件5B、6B输出被设定为上述异常检测用的占空比D2的PWM信号。电压转换部4B进行根据变更的占空比D2的PWM信号来将施加到单独输入电路42B的直流电压降压并输出到单独输出电路52B的电压转换动作(检查动作)。在电压转换部4B进行这样的检查动作的期间,对另一个电压转换部4A输出占空比D1的PWM信号。因此,电压转换部4A进行根据占空比D1的PWM信号来将施加到单独输入电路42A的直流电压降压并输出到单独输出电路52A的电压转换动作(通常动作)。此外,在进行电压转换部4B的检查动作的检查期间提供给作为对象的电压转换部4B的占空比D2是如下的占空比,即用于在不作为对象的电压转换部4A中输出与所设定的通常动作时的目标电压值以及目标电流值不同的检查用的目标电压值以及目标电流值的占空比。控制部2以上述方式按预定时间进行仅使电压转换部4B的占空比变更的控制,在该预定时间(检查期间)的期间,将单独输出电路52B的电压值Vb与上述第一阈值Vt1以及第二阈值Vt2进行比较。然后,当在将电压转换部4B的占空比变更为D2的预定时间(检查期间)的期间内产生Vb>Vt1或Vb<Vt2的状态的情况下,将电压转换部4B判定为异常。即,确定电压转换部4B是“异常的电压转换部”。相反地,当在预定时间的期间内维持于Vt2<Vb<Vt1的情况下,判定为电压转换部4B正常。
在本结构中,控制部2相当于信号控制部的一个例子,形成为对设置于多相转换部4的各个电压转换部4A、4B的各个驱动用的开关元件输出交替地切换接通信号与断开信号的PWM信号,并以如下方式发挥功能:在预定的检查时期中,使针对作为进行检查动作的对象的电压转换部的PWM信号的占空比变动。更具体来说,构成为,对于构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B,在针对每个电压转换部进行检查动作时,对不作为对象的电压转换部持续输出与在检查动作中发生变化的占空比D2不同的占空比D1的PWM信号,使电压转换继续。
进而,多个电压检测部54A、54B相当于检测部的一个例子,在多个电压转换部4A、4B中,针对每个电压转换部检测输出电压。控制部2相当于异常确定部的一个例子,并以如下方式发挥功能:基于通过信号控制部进行检查动作的检查时期中的多相转换部4(多个电压转换部4A、4B)的电压的状态,从多个电压转换部4A、4B中确定电压异常的“异常的电压转换部”。具体来说,控制部2基于由多个电压检测部54A、54B(检测部)检测到的检测结果,确定进行了检查动作的作为对象的电压转换部是否异常。
通过这样的控制,在确定为电压转换部4A、4B中的任一个发生异常的情况下,控制部2使所确定的“异常的电压转换部”的动作中止,将预定的异常信息经由通信接口90通知给上一级系统。然后,控制部2使构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B中的除去“异常的电压转换部”之外的剩余的电压转换部进行电压转换。例如,在电压转换部4A被判定为异常且电压转换部4B被判定为正常的情况下,控制部2将表示电压转换部4A异常的信息经由通信接口90通知给上一级系统。然后,以使被确定为异常的电压转换部4A的动作中止、仅使除去电压转换部4A之外的剩余的电压转换部4B进行电压转换的方式,继续进行多相转换部4的动作。此外,在将全部的电压转换部4A、4B判定为异常的情况下,使多相转换部4自身的动作停止。
在本结构中,控制部2相当于动作控制部的一个例子,以如下方式发挥功能:在由异常确定部确定了“异常的电压转换部”的情况下,使构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B中的除去所确定的“异常的电压转换部”之外的剩余的电压转换部进行电压转换。
如上所述,在本结构的DC-DC转换器1中,当在某个检查时期以使针对作为对象的电压转换部的PWM信号的占空比变动的方式进行了检查动作的情况下,如果对象正常,则电压适当地变动,如果对象异常,则电压不适当地变动。因此,如果构成为基于检查时期中的多相转换部4中的电压状态来确定异常的电压转换部,则容易更准确地确定发生异常的相。
然后,在通过异常确定部进行了确定的情况下,相当于动作控制部的控制部2使构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B中的除去所确定的“异常的电压转换部”之外的剩余的电压转换部进行电压转换。因此,能够切实地使异常的范围(一个或多个相)的动作持续停止而实现保护,并且通过剩余的电压转换部继续进行电压转换。
在本结构的DC-DC转换器1中,相当于信号控制部的控制部2构成为,对于构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B,在针对每个电压转换部进行检查动作时,对不作为检查动作的对象的电压转换部持续输出与在检查动作中发生变化的占空比不同的占空比的PWM信号,使电压转换继续。根据该结构,能够在使多个电压转换部4A、4B的动作尽可能不停止的情况下确定发生异常的电压转换部。
本结构的DC-DC转换器1具备构成为在多个电压转换部4A、4B中与每个电压转换部分别建立对应且针对每个电压转换部检测电压的多个电压检测部54A、54B(检测部)。然后,相当于异常确定部的控制部2构成为,基于由与进行了检查动作的作为对象的电压转换部建立了对应的电压检测部检测到的检测结果,判断作为对象的电压转换部是否异常。根据该结构,能够更准确地掌握在作为检查动作的对象的电压转换部中电压伴随着占空比的变动而发生何种程度的变化,能够更准确地确定作为对象的电压转换部是否异常。
<实施例2>
接下来,说明实施例2。如图3所示,实施例2的DC-DC转换器201仅在设置有电流检测部254A、254B以代替电压检测部54A、54B这一点以及异常检测控制中的判断方法上与实施例1不同,除此以外与实施例1相同。
以下,说明实施例2中的异常检测控制。
在图3所示的DC-DC转换器201中,也是在点火信号从断开切换成接通之后,控制部2使多相转换部4进行动作。首先,使电压转换部4A、4B进行与上述实施例1相同的通常动作。此时,针对电压转换部4A、4B的PWM信号的占空比设为将比次级侧电源部62的输出电压V0(例如,12V)高的电压V1(例如,13V)输出到输出侧导电路72的预定的占空比D1。具体来说,将电压转换部4A的保护用的开关元件20A、24A切换成接通状态,并分别对驱动用的开关元件5A、6A输出被设定为占空比D1的PWM信号。占空比D1的设定与实施例1相同。同样地,将电压转换部4B的保护用的开关元件20B、24B切换成接通状态,并分别对驱动用的开关元件5B、6B输出被设定为占空比D1的PWM信号。针对电压转换部4A、4B的各个电压转换部的PWM信号例如通过公知的方法使相位错开地进行。
其后,控制部2进行针对电压转换部4A的检查动作。具体来说,保持使电压转换部4A的保护用的开关元件20A、24A处于接通状态,而分别对驱动用的开关元件5A、6A输出被设定为异常检测用的占空比D2的PWM信号。占空比D2与实施例1同样地设定,例如,如图2所示的“正在判定”那样设为大于“判定前”的占空比D1。电压转换部4A进行根据变更的占空比D2的PWM信号来将施加到单独输入电路42A的直流电压降压并输出到单独输出电路52A的电压转换动作(检查动作)。在电压转换部4A进行这样的检查动作的期间,对另一个电压转换部4B持续输出占空比D1的PWM信号。因此,电压转换部4B进行根据占空比D1的PWM信号来将施加到单独输入电路42B的直流电压降压并输出到单独输出电路52B的电压转换动作(通常动作)。控制部2以上述方式按预定时间进行仅使电压转换部4A的占空比变更的控制,在该预定时间(检查期间)的期间,将单独输出电路52A的电流值Ia与第一阈值It1以及第二阈值It2进行比较。然后,当在将电压转换部4A的占空比变更为D2的预定时间(检查期间)的期间内产生Ia>It1或Ia<It2的状态的情况下,将电压转换部4A判定为异常。即,将电压转换部4A确定为“异常的电压转换部”。相反地,当在预定时间的期间内维持于It2<Ia<It1的情况下,判定为电压转换部4A正常。此外,在图1的例子中,通过电流检测部254A检测单独输出电路52A的电流值Ia,通过电流检测部254B检测单独输出电路52B的电流值Ib,将由各个检测部检测到的电流值Ia、Ib输入到控制部2。
接下来,控制部2进行针对电压转换部4B的检查动作。具体来说,保持使电压转换部4B的保护用的开关元件20B、24B处于接通状态,而分别对驱动用的开关元件5B、6B输出被设定为上述异常检测用的占空比D2的PWM信号。电压转换部4B进行根据变更的占空比D2的PWM信号来将施加到单独输入电路42B的直流电压降压并输出到单独输出电路52B的电压转换动作(检查动作)。在电压转换部4B进行这样的检查动作的期间,对另一个电压转换部4A输出占空比D1的PWM信号。因此,电压转换部4A进行根据占空比D1的PWM信号来将施加到单独输入电路42A的直流电压降压并输出到单独输出电路52A的电压转换动作(通常动作)。控制部2以上述方式按预定时间进行仅使电压转换部4B的占空比变更的控制,在该预定时间(检查期间)的期间,将单独输出电路52B的电流值Ib与第一阈值It1以及第二阈值It2进行比较。第一阈值It1是比在占空比D2时应该在单独输出电路52B中流过的正常的电流值稍高的电流值,第二阈值It2是比在占空比D2时应该在单独输出电路52B中流过的正常的电流值稍低的电流值。然后,当在将电压转换部4B的占空比变更为D2的预定时间(检查期间)的期间内产生Ib>It1或Ib<It2的状态的情况下,将电压转换部4B判定为异常。即,将电压转换部4B确定为“异常的电压转换部”。相反地,当在预定时间的期间内维持于It2<Ib<It1的情况下,判定为电压转换部4B正常。
多个电流检测部254A、254B相当于检测部的一个例子,在多个电压转换部4A、4B中,针对每个电压转换部检测输出电流。然后,相当于异常确定部的一个例子的控制部2基于多个电流检测部254A、254B(检测部)中的检测结果,确定进行了检查动作的作为对象的电压转换部是否异常。在由异常确定部确定了“异常的电压转换部”的情况下,相当于动作控制部的控制部2使构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B中的除去所确定的“异常的电压转换部”的“剩余的电压转换部”进行电压转换。因此,能够切实地使异常的范围的动作持续停止而实现保护,并且通过剩余的电压转换部继续进行动作。
<实施例3>
接下来,说明实施例3。实施例3的DC-DC转换器301仅在设置温度传感器354A、354B以代替电压检测部54A、54B这一点、设置温度传感器359这一点以及异常检测控制中的判断方法上与实施例1不同,除此以外与实施例1相同。
以下,说明实施例3中的异常检测控制。
在图4所示的DC-DC转换器301中,也是在点火信号从断开切换成接通之后,控制部2使多相转换部4进行动作。首先,使电压转换部4A、4B进行上述通常动作。此时,针对电压转换部4A、4B的PWM信号的占空比设为将比次级侧电源部62的输出电压V0(例如,12V)高的电压V1(例如,13V)输出到输出侧导电路72的预定的占空比D1。具体来说,将电压转换部4A的保护用的开关元件20A、24A切换成接通状态,并分别对驱动用的开关元件5A、6A输出被设定为占空比D1的PWM信号。占空比D1的设定与实施例1相同。同样地,将电压转换部4B的保护用的开关元件20B、24B切换成接通状态,并分别对驱动用的开关元件5B、6B输出被设定为占空比D1的PWM信号。针对电压转换部4A、4B的各个电压转换部的PWM信号例如通过公知的方法使相位错开地进行。
其后,控制部2进行针对电压转换部4A的检查动作。具体来说,保持使电压转换部4A的保护用的开关元件20A、24A处于接通状态,而分别对驱动用的开关元件5A、6A输出被设定为异常检测用的占空比D2的PWM信号。占空比D2是与实施例1相同的设定,例如,如图2所示的“正在判定”那样设为大于“判定前”的占空比D1。电压转换部4A进行根据变更的占空比D2的PWM信号来将施加到单独输入电路42A的直流电压降压并输出到单独输出电路52A的电压转换动作(检查动作)。在电压转换部4A进行这样的检查动作的期间,对另一个电压转换部4B持续输出占空比D1的PWM信号。因此,电压转换部4B进行根据占空比D1的PWM信号来将施加到单独输入电路42B的直流电压降压并输出到单独输出电路52B的电压转换动作(通常动作)。控制部2以上述方式按预定时间进行仅使电压转换部4A的占空比变更的控制,在该预定时间(检查期间)的期间,将配置于驱动用的开关元件5A的附近的温度传感器354A中的检测温度Ta与第一阈值Tt1以及第二阈值Tt2进行比较。然后,当在将电压转换部4A的占空比变更为D2的预定时间(检查期间)的期间内产生Ta>Tt1或Ta<Tt2的状态的情况下,将电压转换部4A判定为异常。即,将电压转换部4A确定为“异常的电压转换部”。相反地,当在预定时间的期间内维持于Tt2<Ta<Tt1的情况下,判定为电压转换部4A正常。此外,在图1的例子中,通过温度传感器354A检测驱动用的开关元件5A的附近的温度,通过温度传感器354B检测驱动用的开关元件5B的附近的温度,将由各个检测部检测到的温度Ta、Tb输入到控制部2。
接下来,控制部2进行针对电压转换部4B的检查动作。具体来说,保持使电压转换部4B的保护用的开关元件20B、24B处于接通状态,而分别对驱动用的开关元件5B、6B输出被设定为上述异常检测用的占空比D2的PWM信号。电压转换部4B进行根据变更的占空比D2的PWM信号来将施加到单独输入电路42B的直流电压降压并输出到单独输出电路52B的电压转换动作(检查动作)。在电压转换部4B进行这样的检查动作的期间,对另一个电压转换部4A输出占空比D1的PWM信号。因此,电压转换部4A进行根据占空比D1的PWM信号来将施加到单独输入电路42A的直流电压降压并输出到单独输出电路52A的电压转换动作(通常动作)。控制部2以上述方式按预定时间进行仅使电压转换部4B的占空比变更的控制,在该预定时间(检查期间)的期间,将配置于驱动用的开关元件5B的附近的温度传感器354B中的检测温度Tb与上述第一阈值Tt1以及第二阈值Tt2进行比较。然后,当在将电压转换部4B的占空比变更为D2的预定时间(检查期间)的期间内产生Tb>Tt1或Tb<Tt2的状态的情况下,判定为电压转换部4B异常。即,将电压转换部4B确定为“异常的电压转换部”。相反地,当在预定时间的期间内维持于Tt2<Tb<Tt1的情况下,判定为电压转换部4B正常。
温度传感器354A、354B相当于检测部的一个例子,在多个电压转换部4A、4B中针对每个电压转换部检测温度。然后,相当于异常确定部的一个例子的控制部2基于温度传感器354A、354B(检测部)中的检测结果,确定进行了检查动作的作为对象的电压转换部是否异常。在这样由异常确定部确定了“异常的电压转换部”的情况下,相当于动作控制部的控制部2使构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B中的除去所确定的“异常的电压转换部”的“剩余的电压转换部”进行电压转换。因此,能够切实地使异常的范围的动作持续停止而实现保护,并且通过剩余的电压转换部继续进行动作。
在实施例3的结构中,也可以在DC-DC转换器1中设置对该DC-DC转换器1的预定位置的温度(例如,基板上的预定位置的温度)进行探测的温度探测部。例如,在以将多个电子部件安装于基板上的形式构成DC-DC转换器1的情况下,也可以构成为,在从温度传感器354A、354B隔开的基板上的位置设置有作为温度探测部的温度传感器359,相当于异常确定部的控制部2将由该温度传感器359(温度探测部)探测的温度处于预定范围内作为条件,进行上述异常检测控制(基于由与作为检查动作的对象的电压转换部建立了对应的检测部检测到的温度检测结果来判断作为对象的电压转换部是否异常的控制)。
这样一来,能够防止在DC-DC转换器301达到未预定的温度条件(预定位置的温度处于预定范围外的条件)时进行基于温度的异常判断的情况。
<其他实施例>
本发明不限定于通过以上叙述以及附图来说明的实施例,例如,如下的实施例也包括在本发明的技术范围中。
(1)上述实施例中的初级侧电源部61、次级侧电源部62的具体例只不过是一个例子,蓄电单元的种类、产生电压不限定于上述例子,能够进行各种变更。
(2)在图1的例子中,省略连接到输入侧导电路、输出侧导电路的发电机、负载等而进行示出,但能够将各种装置、电子部件连接到输入侧导电路、输出侧导电路。
(3)在实施例1中,例示出在低侧设置有开关元件6A、6B的结构,但也可以是将这些元件变更成二极管的结构。
(4)在实施例1中,例示出并联连接有2个电压转换部4A、4B的2相构造的DC-DC转换器1,但也可以是并联连接有3个以上的电压转换部的3相以上的构造。例如,也可以是图5那样的4层构造的DC-DC转换器401。图5的DC-DC转换器401在除了电压转换部4A、4B之外还并联设置有电压转换部4C、4D这一点上与图1的DC-DC转换器1不同,除此以外与图1的DC-DC转换器1相同。电压转换部4C、4D各自为与电压转换部4A、4B各自相同的结构。此外,在图5中,省略输入侧的保护用的开关元件(与图1的保护用的开关元件20A等同样地构成且同样地发挥功能的元件)的图示,但能够分别设置于单独输入电路42A、42B、42C、42D。另外,省略输出侧的开关元件(与图1的保护用的开关元件24A等同样地构成且同样地发挥功能的元件)的图示,但能够分别设置于单独输出电路52A、52B、52C、52D。
(5)在实施例1中,相当于异常确定部的控制部2从构成多相转换部4的多个电压转换部中确定异常的电压转换部,但相当于异常确定部的控制部2也可以是确定包括异常的电压转换部在内的组的结构。例如,在图5的DC-DC转换器401中,也可以在将电压转换部4A、4B的组的占空比设定为上述D2、将电压转换部4C、4D的组的占空比设定为上述D1的状态下,判断电压转换部4A、4B的单独输出电路的电压和电流中的任一方或驱动用的开关元件附近的温度是否处于预定的正常范围内,在处于正常范围内情况下,将电压转换部4A、4B的组判定为“正常的电压转换部的组”,在并非如此的情况下,将电压转换部4A、4B的组判定为“异常的电压转换部的组”。同样地,也可以在将电压转换部4A、4B的组的占空比设定为上述D1、将电压转换部4C、4D的组的占空比设定为上述D2的状态下,判断电压转换部4C、4D的单独输出电路的电压和电流中的任一方或驱动用的开关元件附近的温度是否处于预定的正常范围内,在处于正常范围内情况下,将电压转换部4C、4D的组判定为“正常的电压转换部的组”,在并非如此的情况下,将电压转换部4C、4D的组判定为“异常的电压转换部的组”。
在这样通过异常确定部进行了确定的情况下,相当于动作控制部的控制部2使构成多相转换部4的多个电压转换部4A、4B、4C、4D中的除去由异常确定部确定的“异常的电压转换部的组”之外的剩余的电压转换部进行电压转换即可。
(6)在实施例1的结构中,也可以设置针对次级侧电源部62(蓄电部)处于预定的正常状态进行检测的蓄电状态检测部。具体来说,控制部2或未图示的电池传感器也可以作为蓄电状态检测部发挥功能,例如构成为,在多相转换部4未进行动作的时期的输出侧导电路72的电压为预定电压以上的情况下,判定为次级侧电源部62(蓄电部)处于预定的正常状态,在并非如此的情况下,判定为次级侧电源部62(蓄电部)处于异常状态。并且,也可以是,仅限于在判定为次级侧电源部62(蓄电部)处于上述“预定的正常状态”的情况下,进行上述异常检测控制。
(7)在任一个实施例的结构中,均可以仅在DC-DC转换器的温度处于预定范围的情况下进行上述异常检测控制,也可以仅在DC-DC转换器的输出电流处于预定范围的情况下进行上述异常检测控制。或者,也可以仅在DC-DC转换器的温度以及输出电流均处于适当范围的情况下,进行上述异常检测控制。
标号说明
1、201、301、401…DC-DC转换器(多相转换器)
2…控制部(信号控制部、异常确定部、动作控制部)
4A、4B、4C、4D…电压转换部
54A、54B…电压检测部(检测部)
254A、254B…电流检测部(检测部)
354A、354B…温度传感器(检测部)
359…温度传感器(温度探测部)。

Claims (4)

1.一种多相转换器,是具有多个电压转换部以及控制部的多相型转换器,所述控制部将PWM信号输出到所述电压转换部并单个控制所述电压转换部,
所述多相转换器的特征在于,
所述控制部包括:
信号控制部,将PWM信号输出到各个所述电压转换部,在预定的检查时期,使针对作为进行检查动作的对象的电压转换部或作为对象的电压转换部的组的PWM信号的占空比变动;
异常确定部,从多个所述电压转换部中,确定在所述检查时期中电流、电压、温度中的至少任一方发生预定的异常状态的异常的电压转换部或异常的电压转换部的组;以及
动作控制部,在通过所述异常确定部确定了的情况下,使多个所述电压转换部中的除去所确定的所述异常的电压转换部或所述异常的电压转换部的组之外的剩余的电压转换部进行电压转换。
2.根据权利要求1所述的多相转换器,其中,
所述信号控制部在进行所述检查动作时,对不作为对象的电压转换部持续输出与在所述检查动作中发生变化的占空比不同的占空比的PWM信号,使电压转换继续。
3.根据权利要求1或2所述的多相转换器,其中,
所述多相转换器具备多个检测部,该多个检测部构成为,在多个所述电压转换部中分别与每个所述电压转换部或每个所述电压转换部的组建立对应,并且针对每个所述电压转换部或每个所述电压转换部的组而检测电流、电压、温度中的至少任一方,
所述异常确定部基于由所述检测部检测到的检测结果,确定进行了所述检查动作的作为所述对象的电压转换部或作为所述对象的电压转换部的组是否异常。
4.根据权利要求3所述的多相转换器,其中,
所述多相转换器还具备对该多相转换器的预定位置的温度进行探测的温度探测部,
在由所述温度探测部探测的温度处于预定范围内时,所述异常确定部基于由所述检测部检测到的温度检测结果,确定作为所述对象的电压转换部或作为所述对象的电压转换部的组是否异常,所述检测部与通过所述信号控制部进行了所述检查动作的作为所述对象的电压转换部或作为所述对象的电压转换部的组建立了对应。
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