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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstrom-Gleichstrom (DC/DC) -Wandler.
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Beschreibung verwandten Stands der Technik
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Ein DC/DC-Wandler, der in der Lage ist, bidirektionale elektrische Stromwandlung zwischen einer Gleichstrom-Niederspannungsseite und einer Gleichstrom-Hochspannungsseite durchzuführen, ist bekannt. Ein in Patentdokument 1 offenbarter DC/DC-Wandler weist eine Gruppe von Anschlüssen, eine Drossel und eine Schaltvorrichtungs-Reihenschaltung auf; der konventionelle DC/DC-Wandler stuft eine Gleichspannung aus einer Batterie herauf oder herunter und liefert dann die Gleichspannung an einen Elektromotor.
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Im vorstehenden konventionellen DC/DC-Wandler weist die Gruppe von Anschlüssen einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss auf; die Schaltvorrichtungs-Reihenschaltung beinhaltet eine erste Schaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung, die in Reihe miteinander verbunden sind. Der Verbindungspunkt zwischen der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung ist mit dem ersten Anschluss mittels der Drossel verbunden und die Seite entgegengesetzt dem vorstehenden Verbindungspunkt ist mit dem zweiten Anschluss verbunden; der erste Anschluss ist auf der Niederspannungsseite und der zweite Anschluss ist auf der Hochspannungsseite. Der auf solche Weise konfigurierte konventionelle DC/DC-Wandler, wie oben beschrieben, führt eine Gleichstrom-Umwandlungsoperation zwischen der Niederspannungsseite und der Hochspannungsseite durch.
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Der vorstehende konventionelle DC/DC-Wandler weist ein Rechenmittel und ein Öffnungs-/Schließsteuermittel zum Durchführen von Öffnungs-/Schließsteuerung von Schaltvorrichtungen auf. Das Rechenmittel berechnet einen Rechenwert, basierend auf einer Spannungsdifferenz zwischen einem Hochspannungsseiten-Spannungsbefehlswert und einem Hochspannungsseiten-Spannungsdetektionswert oder eine Spannungsdifferenz zwischen einem Niederspannungsseiten-Spannungsbefehlswert und Niederspannungsseiten-Spannungsdetektionswert; das Öffnungs-/Schließsteuermittel ermittelt eine Leistungsrate, basierend auf dem durch das Rechenmittel berechneten Rechenwert und steuert dann Schaltoperationen durch die erste Schaltvorrichtung und die zweite Schaltvorrichtung, basierend auf der Leitungsrate.
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Der vorstehende, konventionelle DC/DC-Wandler weist zwei Hochspannungsseiten-Spannungssensoren zum Detektieren von Hochspannungsseitenspannungen auf, so dass ein Ausfall bei der DC/DC-Wandlerschaltung aufgrund eines Ausfalls des Spannungssensors verhindert wird und der DC/DC-Wandler kontinuierlich gesteuert werden kann. Die Bestimmung zu einem Ausfall in jedem der Hochspannungsseiten-Spannungssensoren wird basierend auf einem Vergleich zwischen einer Hochspannungsseiten-Schätzspannung und der durch jeden der zwei Hochspannungsseiten-Spannungssensoren detektierten Hochspannungsseitenspannung durchgeführt.
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In dem Fall, bei dem als das Ergebnis der vorstehenden Ausfallbestimmung kein Ausfall in irgendeinem der beiden Hochspannungsseiten-Spannungssensoren existiert, wird der Modus des DC/DC-Wandlers auf einen normalen Modus eingestellt und wird eine Schaltsteuerung der Schaltvorrichtungen so durchgeführt, dass eine Spannungsumwandlung implementiert wird; in dem Fall, bei dem ein Ausfall in einem der Hochspannungsseiten-Spannungssensoren existiert, kann die Angemessenheit der Hochspannungsseitenspannung nicht bestimmt werden; daher wird die zweite Schaltvorrichtung auf einen Ein-Zustand fixiert und detektiert der andere Hochspannungsseiten-Spannungssensor die Hochspannungsseitenspannung, so dass der Ausfall in einem der Hochspannungsseiten-Spannungssensoren detektiert wird.
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Referenz aus dem Stand der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 5457559
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Der konventionelle DC/DC-Wandler führt Bestimmung an einem Ausfall in den zwei Hochspannungsseiten-Spannungssensoren zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung auf solche Weise wie oben beschrieben durch; jedoch, in dem Fall, bei dem beide der zwei Hochspannungsseiten-Spannungssensoren einen Ausfall aufweisen, dass die Ausgabe derselben innerhalb des ausgehbaren Bereichs fixiert ist, kann irrtümlich festgelegt werden, dass die zwei Hochspannungsseiten-Spannungssensoren zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung normal sind und ein Niederspannungsseiten-Spannungssensor zum Detektieren der Niederspannungsseitenspannung einen Ausfall aufweist. In dieser Situation hat tatsächlich jeder der Hochspannungsseiten-Spannungssensoren einen Ausfall; somit, wenn der Betrieb der Drehelektromaschine, die mit dem DC/DC-Wandler verbunden ist, sich von dem elektrischen Stromgeneratormodus zum Motormodus verändert oder umgekehrt, wird der Betrieb der Drehelektromaschine kontinuierlich unter der Bedingung durchgeführt, dass eine Änderung bei der Hochspannungsseitenspannung des DC/DC-Wandlers nicht detektiert werden kann. Als Ergebnis hat es das Problem gegeben, dass, wenn die Hochspannungsseitenspannung übermäßig groß wird, die DC/DC-Wandlerschaltung kaputt geht und dass, wenn andererseits die Hochspannungsseitenspannung übermäßig klein wird, die zur Steuerung des Motors notwendige Spannung unzureichend ist und daher der DC/DC-Wandler unsteuerbar wird.
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Die vorliegende Anmeldung ist gemacht worden, um das vorstehende Problem bei einem konventionellen DC/DC-Wandler zu lösen. Deren Aufgabe ist es, einen DC/DC-Wandler bereitzustellen, in welchen, selbst wenn der Hochspannungsseiten-Spannungssensor zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung ausfällt, kein Ausfall in der Schaltung auftritt und der nicht unsteuerbar wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein in der vorliegenden Anmeldung offenbarter DC/DC-Wandler beinhaltet einen DC/DC-Wandlerhauptteil, der Spannungswandlungsoperation zum Umwandeln einer Gleichstromeingangs-Seitenspannung in eine Gleichstromausgangs-Seitenspannung mit einem anderen Wert durchführt, und eine Steuereinrichtung, welche die Spannungswandlungsoperation durch den DC/DC-Wandlerhauptteil steuert; der DC/DC-Wandler ist gekennzeichnet dadurch
dass der DC/DC-Wandlerhauptteil enthält
einen Eingangsanschluss, mit welchem eine Gleichstromquelle verbunden ist,
eine Drossel, deren eines Ende mit dem Eingangsanschluss verbunden ist,
eine Umschaltschaltung, in welcher eine erste Schaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung vorgesehen sind und in welchem das andere Ende der Drossel mit einem Verbindungsbereich zwischen der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung verbunden ist,
ein Energie-Akkumulierungsmittel, das Energie der Drossel, die durch Umschaltoperation durch die erste Schaltvorrichtung erzeugt wird, über die zweite Schaltvorrichtung akkumuliert,
einen Ausgangsanschluss, aus welchem eine Spannung des Energie-Akkumulierungsmittels als Ausgangsseitenspannung ausgegeben wird,
einen Eingangsseiten-Spannungssensor, der die Eingangsseitenspannung detektiert,
einen ersten Ausgangsseiten-Spannungssensor, der die Ausgangsseitenspannung detektiert,
einen zweiten Ausgangsseiten-Spannungssensor, der die Ausgangsseitenspannung detektiert, und
einen Gleichstromquellen-Spannungssensor, der eine Spannung der Gleichstromquelle detektiert,
dass, basierend auf einem Befehlswert von außerhalb, einem Detektionswert des Eingangsseiten-Spannungssensors und zumindest einem vom einem Detektionswert des ersten Ausgangsseiten-Spannungssensors und einem Detektionswert des zweiten Ausgangsseiten-Spannungssensors, die Steuereinrichtung das Umschalten der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung steuert, wodurch die Spannungsumwandlungsoperation gesteuert wird,
dass die Steuereinrichtung weiter ein Ausfalldetektionsmittel aufweist, das einen Ausfall in zumindest einem von dem Eingangsseiten-Spannungssensor, dem ersten Ausgangsseiten-Spannungssensor und dem zweiten Ausgangsspannungssensor detektiert, und
dass das Ausfalldetektionsmittel eine Bestimmung zum Ausfall durchführt, basierend auf einem Detektionswert des Eingangsseiten-Spannungssensors, einem Detektionswert des ersten Ausgangsseiten-Spannungssensors, einem Detektionswert des zweiten Ausgangsseiten-Spannungssensors und einem Detektionswert des Gleichstromquellen-Spannungssensors.
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Bezüglich der Steuereinrichtung im in der vorliegenden Anmeldung offenbarten DC/DC-Wandler steuert, basierend auf einem Befehlswert von außen, einem Detektionswert des Eingangsseiten-Spannungssensors und einem Detektionswert des ersten Ausgangsseiten-Spannungssensors oder/und einem Detektionswert des zweiten Ausgangsseiten-Spannungssensors, die Steuereinrichtung das Umschalten der ersten Schaltvorrichtung und der zweiten Schaltvorrichtung, wodurch die Spannungsumwandlungsoperation gesteuert wird; die Steuereinrichtung weist weiter ein Ausfalldetektionsmittel auf, dass einen Ausfall in dem Eingangsseiten-Spannungssensor, dem ersten Ausgangsseiten-Spannungssensor oder/und dem zweiten Ausgansseiten-Spannungssensor detektiert; das Ausfalldetektionsmittel führt eine Bestimmung am Ausfall durch, basierend auf einem Detektionswert des Eingangsseiten-Spannungssensors, einem Detektionswert des ersten Ausgansseiten-Spannungssensors, einem Detektionswert des zweiten Ausgangsseiten-Spannungssensors und einem Detektionswert des Gleichstromquellen-Spannungssensors. Als Ergebnis kann ein DC/DC-Wandler erhalten werden, in welchem, selbst wenn der Hochspannungsseiten-Spannungssensor zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung ausfällt, kein Ausfall in der Schaltung auftritt, und der nicht unsteuerbar wird.
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Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert;
- 2 ist ein Flussdiagramm, welches den Verarbeitungsfluss einer Ausfallbestimmung an einem ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor im DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert;
- 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf einer Ausfallbestimmung an einem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor im DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert; und
- 4 ist ein Flussdiagramm, welches den Verarbeitungsablauf einer Ausfallbestimmung auf einem Niederspannungsseiten-Spannungssensor im DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert.
- 5 ist ein Beispiel von Hardware der Verarbeitungseinrichtung im Ausfalldetektionsmittel im DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das einen DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert. In 1 beinhaltet ein DC/DC-Wandler 1000 einen DC/DC-Wandlerhauptteil 100 und eine Steuereinrichtung 300 zum Steuern des DC/DC-Wandlerhauptteils 100. Der DC/DC-Wandlerhauptteil 100 weist eine Funktion als eine Gleichstrom-Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln elektrischen Stroms zwischen Gleichstromspannungen auf und beinhaltet eine Drossel 102, ein Halbleitermodul 107, einen Niederspannungsseiten-Kondensator 101, einen Hochspannungsseiten-Kondensator 105 und einen Hochspannungsseiten-Entladungswiderstand 106.
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Das Halbleitermodul 107 beinhaltet eine erste Schaltvorrichtung 103 als eine Niederspannungsseiten-Halbleiterschaltvorrichtung und eine zweite Schaltvorrichtung 104 als eine Hochspannungsseiten-Halbleiterschaltvorrichtung. Die erste Schaltvorrichtung 103 und die zweite Schaltvorrichtung 104 sind in Reihe miteinander verbunden und in einer Umschaltschaltung des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 enthalten.
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Wie später beschrieben, führt die Steuereinrichtung 300 eine Schaltsteuerung der ersten Schaltvorrichtung 103 und der zweiten Schaltvorrichtung 104 durch. Jede der ersten Schaltvorrichtung 103 und zweiten Schaltvorrichtung 104 ist beispielsweise aus einem IGBT (isolierte Gatter-BipolarTransistor) gebildet, mit welchem eine Freilaufdiode in antiparalleler Weise verbunden ist.
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In Ausführungsform 1 wird die erste Schaltvorrichtung 103 des Halbleitermoduls 107 eingeschaltet, wenn ein erstes Gattersignal S1 auf hohem Pegel ist und wird ausgeschaltet, wenn das erste Gattersignal S1 auf niedrigem Pegel ist. Ähnlich wird die zweite Schaltvorrichtung 104 ein- und ausgeschaltet wenn ein zweites Gattersignal S2 auf hohem Pegel bzw. niedrigem Pegel ist.
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Ein Anschluss der ersten Schaltvorrichtung 103 ist mit dem Negativ-Polaritätsanschluss des Niederspannungsseiten-Kondensators 101 verbunden; der andere Anschluss ist mit dem Positiv-Polaritätsanschluss des Niederspannungsseiten-Kondensators 101 mittels der Drossel 102 verbunden. Ein Anschluss der zweiten Schaltvorrichtung 104 ist mit dem anderen Anschluss der ersten Schaltvorrichtung 103 verbunden; deren anderer Anschluss ist mit dem Positiv-Polaritätsanschluss des Hochspannungsseiten-Kondensators 105 verbunden. Der Negativ-Polaritätsanschluss des Hochspannungsseiten-Kondensators 105 ist mit dem einen Anschluss der ersten Schaltvorrichtung 103 verbunden. Der vorgenannte Hochspannungsseiten-Entladungswiderstand 106 ist parallel mit dem Hochspannungsseiten-Kondensators 105 verbunden.
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Der Niederspannungsseiten-Kondensator 101 glättet eine Niederspannungsseitenspannung, die eine Eingangsseitenspannung des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 ist. Die Drossel 102 erzeugt Energie, die im Hochspannungsseiten-Kondensator 105 zu akkumulieren ist. Das Halbleitermodul 107, welches die erste Schaltvorrichtung 103 und die zweite Schaltvorrichtung 104 beinhaltet, stuft die Niederspannungsseitenspannung, welche die Eingangsseitenspannung ist, auf eine Hochspannungsseitenspannung herauf, welche die Ausgangsseitenspannung ist. Der Hochspannungsseiten-Kondensator 105 glättet die Hochspannungsseitenspannung, welche die Ausgansseitenspannung des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 ist. Der Hochspannungsseiten-Entladungswiderstand 106 wird zum Entladen elektrischer Ladungen als die in dem Hochspannungsseiten-Kondensator 105 akkumulierte Energie eingesetzt.
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Eine Batterie 1 als eine Gleichstromquelle, welche die Hochspannungsseitenspannung ausgibt, ist zwischen dem Niederspannungsseiten-Negativ-Polaritätsanschluss 100a und einem Niederspannungsseiten-Positiv-Polaritätsanschluss 100b als den Eingangseinschlüssen des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 verbunden. Eine Drehelektromaschine 2, die mit einer Funktion als einem Motor und einer Funktion als einem elektrischen Stromgenerator versehen ist, ist zwischen einem Hochspannungsseiten-Negativ-Polaritätsanschluss 100c und einem Hochspannungsseiten-Positiv-Polaritätsanschluss 100d als die Ausgangsanschlüsse des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 verbunden.
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Die Drehelektromaschine 2 weist einen Inverter (nicht illustriert) zum Steuern der Abgabe des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 auf; in 1 wird die Drehelektromaschine 2 als eine repräsentiert, die den vorstehenden Inverter enthält. Mit anderen Worten wird der Drehelektromaschine 2 elektrischer Gleichstrom durch den DC/DC-Wandlerhauptteil 100, der mit dem Inverter elektrisch verbunden ist, zugeführt und erzeugt dann Antriebskraft; alternativ wandelt die Drehelektromaschine 2 erzeugten elektrischen Wechselstrom in elektrischen Gleichstrom um, unter Verwendung des vorstehenden Inverters und liefert dann den elektrischen Gleichstrom an die Batterie 1 mittels des DC/DC-Wandlerhauptteils 100.
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Der vorstehende Inverter konfiguriert einen DC/AC-Wandler, der elektrische Stromwandlung zwischen elektrischem Gleichstrom, welcher die Ausgabe des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 ist, als einer Gleichstromquelle, und einem elektrischen Wechselstrom, welches die Ausgabe der Drehelektromaschine 2 ist, durchführt. Der vorstehende Inverter weist eine DreiPhasen-Brückenschaltung (nicht illustriert) auf, deren Gleichstromseiten-Eingangsanschlüsse zwischen einem Positiv-Polaritätsleiter, der mit dem Hochspannungsseiten-Positiv-Polaritätsanschluss 100d des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 verbunden ist, und einem Negativ-Polaritätsleiter, der mit dem Hochspannungsseiten-Negativ-Polaritätsanschluss 100c des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 verbunden ist.
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Der Positiv-Polaritäts-Gleichstromanschluss der Drei-Phasen-Brückenschaltung im vorstehenden Inverter ist mit dem Hochspannungsseiten-Positiv-Polaritätsanschluss 100d des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 verbunden und der Negativ-Polaritäts-Gleichstromanschluss ist mit dem Hochspannungsseiten-Negativ-Polaritätsanschluss 100c des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 verbunden; ein U-Phasen-Arm, der eine U-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung und eine U-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung enthält, die in Reihe miteinander verbunden sind, ein V-Phasen-Arm, der eine V-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung und eine V-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung enthält, die in Reihe miteinander verbunden sind, und ein W-Phasen-Arm, der eine W-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung und eine W-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung enthält, die in Reihe miteinander verbunden sind, sind parallel miteinander zwischen dem Positiv-Polaritäts-Gleichstromanschluss und dem Negativ-Polaritäts-Gleichstromanschluss verbunden.
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Ein U-Phasen-Ausgangsanschluss, der aus einem Bereich herausgezogen ist, wo die U-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung und die U-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung in Reihe miteinander verbunden sind, ist mit einem U-Phasen-Ankerwicklungsanschluss der Drehelektromaschine 2 verbunden; ein V-Phasen-Ausgangsanschluss, der aus einem Bereich herausgezogen ist, wo die V-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung und die V-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung in Reihe miteinander verbunden sind, ist mit einem V-Phasen-Ankerwicklungsanschluss der Drehelektromaschine 2 verbunden; ein W-Phasen-Ausgangsanschluss, der aus einem Bereich herausgezogen ist, wo die W-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung und die W-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung in Reihe miteinander verbunden sind, ist mit einem W-Phasen-Ankerwicklungsanschluss der Drehelektromaschine 2 verbunden.
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Als jede der vorstehenden U-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung, der U-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung, der V-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung, der V-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung, der W-Phasen-Oberarmhalbleiter-Schaltvorrichtung und der W-Phasen-Unterarmhalbleiter-Schaltvorrichtung wird ein Halbleiterchip wie etwa ein IGBT, mit dem ein Freilaufdiode verbunden ist mit einer antiparallelen Weisen, ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiterfeld-Effekttransistor) oder dergleichen eingesetzt.
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In 1 ist ein System, das eine einzelne Drehelektromaschine 2 beinhaltet, repräsentiert, jedoch kann das System zwei Drehelektromaschinen 2 enthalten. In diesem Fall wird eine der zwei Drehelektromaschinen 2 als eine Antriebsseiten-Drehelektromaschine 2, das heißt als ein Motor verwendet, und die andere derselben wird als ein elektrischer Stromgenerator eingesetzt.
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Der DC/DC-Wandlerhauptteil 100 weist einen ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a als einen ersten Ausgangsseiten-Spannungssensor zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung, welcher eine Spannung zwischen der positiven Polarität und der negativen Polarität des Hochspannungsseiten-Kondensators 105 ist, einen zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b als einen zweiten Ausgangsseiten-Spannungssensor zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung, die eine Spannung zwischen der positiven Polarität und der negativen Polarität des Hochspannungsseiten-Kondensators 105 ist, einen Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 als ein Eingangsseiten-Spannungssensor zum Detektieren der Niederspannungsseitenspannung, die eine Spannung zwischen der Positiv-Polarität und der Negativ-Polarität des Niederspannungsseiten-Kondensators 101 ist, und einen Stromsensor 202 zum Detektieren eines in die Drossel 102 fließenden Stroms auf. Die Ausgangsspannung der Batterie wird durch einen Batteriespannungssensor 204 als einen Gleichstromquellen-Spannungssensor detektiert.
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Die Steuereinrichtung 300 erzeugt das erste Gattersignal S1 und stellt das erste Gattersignal S1 der ersten Schaltvorrichtung 103 bereit, um so die erste Schaltvorrichtung 103 dazu zu bringen, Ein/Aus-Betrieb durchzuführen; die Steuereinrichtung 300 erzeugt das zweite Gattersignal S2 und stellt das zweite Gattersignal S2 der zweiten Schaltvorrichtung 104 bereit, um so die zweite Schaltvorrichtung 104 dazu zu bringen, Ein/Aus-Betreib durchzuführen. Die Steuereinrichtung 300 bringt das zweite Gattersignal S2 auf niedrigen Pegel, wenn das erste Gattersignal S1 auf hohen Pegel gebracht wird und bringt das zweite Gattersignal S2 auf hohen Pegel, wenn das erste Gattersignal S1 auf niedrigen Pegel gebracht wird.
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Die Steuereinrichtung 300 ist mit einem Ausfalldetektionsmittel 301 versehen. Das Ausfalldetektionsmittel 301 weist einen Ausfalldetektor 302, einen ersten Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 401 als einen ersten Ausgangsseiten-Spannungsdetektor, einen zweiten Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 402 als einen zweiten Ausgangsseiten-Spannungsdetektor, einen Niederspannungsseiten-Spannungsdetektor 403 als einen Eingangsseiten-Spannungsdetektor und einen Batteriespannungsdetektor 404 als einen Gleichstromquellen-Spannungsdetektor auf. Jeder vom Ausfalldetektor 302, dem ersten Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 401, dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 402, dem Niederspannungsseiten-Spannungsdetektor 403 und dem Batteriespannungsdetektor 404 im Ausfalldetektionsmittel 301 besteht beispielsweise aus einem in einem ROM (Nur-Lesespeicher) gespeicherten Softwareprogramm; jedes von ihnen wird periodisch aus dem ROM in einer vorbestimmten Periode eingelesen, umso die nachfolgend erwähnte Verarbeitung zu implementieren, oder wird aus dem ROM nach Bedarf eingelesen, umso die nachfolgend erwähnte Verarbeitung zu implementieren.
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5 zeigt ein Beispiel von Hardware der Verarbeitungseinrichtung 500 im Ausfalldetektionsmittel 301, als Ausfalldetektor 302, erster Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 401, zweiter Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 402, Niederspannungsseiten-Spannungsdetektor 403 und Batteriespannungsdetektor 404 im Ausfalldetektionsmittel 301. Die Verarbeitungseinrichtung 500 besteht aus einem Prozessor 501 und einer Speichereinheit 502, wie in 5 gezeigt. Diese Speichereinheit 502 beinhaltet, obwohl nicht gezeigt, eine flüchtige Speichervorrichtung wie etwa einen Wahlfrei-Zugriffsspeicher und eine nicht-flüchtige Hilfsspeichervorrichtung, wie etwa einen Flash-Speicher. Die Speichereinheit 502 kann statt eines Flash-Speichers eine Hilfsspeichervorrichtung wie etwa eine Festplatte beinhalten. Der Prozessor 501 führt ein aus der Speichereinheit 502 geladenes Programm aus. In diesem Fall wird das Programm aus der Hilfsspeichervorrichtung zum Prozessor 501 über die flüchtige Speichervorrichtung geladen. Der Prozessor 501 kann Daten des Rechenergebnisses und dergleichen an die flüchtige Speichervorrichtung der Speichereinheit 502 ausgeben, oder kann die Daten in der Hilfsspeichervorrichtung über die flüchtige Speichervorrichtung speichern.
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Der erste Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 401 empfängt einen Detektionswert Vout der Spannung am Hochspannungsseiten-Kondensator 105 aus dem ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a und gibt dann eine erste Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M als eine erste Ausgangsseiten-Detektionsspannung, berechnet basierend auf dem eingebenden Detektionswert Vout, aus. Der zweite Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 402 empfängt einen Detektionswert Vout der Spannung am Hochspannungsseiten-Kondensator 105 aus dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b und gibt dann eine zweite Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S als eine zweite Ausgangsseiten-Detektionsspannung aus, berechnet basierend auf dem eingegebenen Detektionswert Vout.
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Der Niederspannungsseiten-Spannungsdetektor 403 empfängt einen Detektionswert Vin der Spannung am Niederspannungsseiten-Kondensator 101 aus dem Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 und gibt eine Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 als eine Eingangsseiten-Detektionsspannung, berechnet basierend auf dem eingegebenen Detektionswert Vin, aus. Der Batteriespannungsdetektor 404 empfängt einen Detektionswert Vbo der Spannung der Batterie 1 aus dem Batteriespannungssensor 204 und gibt eine Batteriedetektionsspannung Vbat als eine Gleichstromquellen-Detektionsspannung aus, berechnet basierend auf dem eingegebenen Detektionswert Vbo.
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Der Ausfalldetektor 302 empfängt die aus dem ersten Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 401 ausgegebene erste Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M, die aus dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungsdetektor 402 ausgegebene zweite Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S, den aus dem Niederspannungsseiten-Spannungsdetektor 403 ausgegebenen Niederspannungsseiten-Spannungsdetektionswert V1 und den aus dem Batteriespannungsdetektor 404 ausgegebenen Batteriedetektionswert Vbatt.
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Der DC/DC-Wandler 1000 gemäß Ausführungsform 1, konfiguriert in einer wie oben beschriebenen Weise, ist ein bidirektionaler DC/DC-Wandler, der bidirektional elektrische Stromwandlung zwischen der Niederspannungsseite und der Hochspannungsseite durchführen kann; der DC/DC-Wandler 1000 stuft eine Niederspannungsseitenspannung als eine Eingangsseitenspannung, die zwischen dem Niederspannungsseiten-Negativ-Polaritätsanschluss 100a und dem Niederspannungsseiten-Position-Polaritätsanschluss 100b eingegeben ist, auf eine Spannung hoch, welche dieselbe ist wie oder höher als die Niederspannungsseitenspannung und gibt dann eine Hochspannungsseitenspannung als eine Ausgangsseitenspannung, die heraufgestuft ist, zwischen dem Hochspannungsseiten-Negativ-Polaritätsanschluss 100c und dem Hochspannungsseiten-Positiv-Polaritätsanschluss 100d aus.
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Mit anderen Worten arbeitet im Steady-State-Betrieb der DC/DC-Wandler 1000 auf solche Weise, dass er die erste Schaltvorrichtung 103 dazu bringt, einzuschalten, und die zweite Schaltvorrichtung 104, auszuschalten, um so die Drossel 102 zu energetisieren und in solcher Weise, dass die erste Schaltvorrichtung 103 dazu gebracht wird, auszuschalten, und die zweite Schaltvorrichtung 104, einzuschalten, umso die Drossel 102 dazu zu bringen, Energie zu erzeugen, und dann den Hochspannungsseiten-Kondensator 105 dazu zu bringen, die Energie zu akkumulieren.
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Wie oben beschrieben, wird abwechselndes Ein/Aus der ersten Schaltvorrichtung 103 und der zweiten Schaltvorrichtung 104 wiederholt, so dass Energie in dem Hochspannungsseiten-Kondensator 105 akkumuliert wird und eine Hochspannungsseitenspannung, die auf eine Spannung gleich oder höher als die Niederspannungsseitenspannung heraufgestuft worden ist, zwischen dem Hochspannungsseiten-Positiv-Polaritätsanschluss 100d und dem Hochspannungsseiten-Negativ-Polaritätsanschluss 100c ausgegeben wird. Die Steuereinrichtung 300 ändert die Lastraten des hohen Pegels zum niedrigen Pegel in jedem vom ersten Gattersignal S1 und dem zweiten Gattersignal S2, um so die Ein/Aus-Periode jeder der ersten Schaltvorrichtung 103 als auch der zweiten Schaltvorrichtung 104 zu ändern; als Ergebnis wird es ermöglicht, dass der Wert der Hochspannungsseitenspannung als eine Ausgabespannung auf solche Weise gesteuert werden kann, dass ein Hochspannungsseiten-Spannungsbefehlswert Vout* als ein von außerhalb eingegebener Befehlswert verfolgt wird.
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Als Nächstes wird eine Ausfallbestimmung am ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a, der durch das in der Steuereinrichtung 300 vorgesehene Ausfalldetektionsmittel 301 durchgeführt wird, erläutert. 2 ist ein Flussdiagramm, dass den Verarbeitungsablauf der Ausfallbestimmung am ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor im DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert.
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In 2 führt im Schritt S501 der Ausfalldetektor 302 eine Bestimmung (ob der Absolutwert der Differenz zwischen der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M und der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 der gleiche oder größer als ein erster vorbestimmter Wert ist oder nicht), eine Bestimmung (ob der Absolutwert der Differenz zwischen der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M und der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S gleich oder größer als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, oder nicht), und eine Bestimmung (ob der Absolutwert der Differenz zwischen der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M und der Batteriedetektionsspannung Vbatt gleich oder größer als ein dritter vorbestimmter Wert ist oder nicht), durch. In dieser Situation sind der erste vorbestimmte Wert, der zweite vorbestimmte Wert und der dritte vorbestimmte Wert jeweils vorläufig eingestellte Werte und unterscheiden sich voneinander.
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In dem Fall, bei dem in den Bestimmung im Schritt S501 festgestellt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M und der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 gleich oder größer als der vorläufig eingestellte erste vorbestimmte Wert ist] oder dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M und der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S gleich oder größer als der vorläufig eingestellte zweite vorbestimmte Wert ist] und weiter bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M und der Batteriedetektionsspannung Vbatt gleich oder größer als der vorläufig eingestellte dritte vorbestimmte Wert ist] (Y), wobei dem Schritt S501 der Schritt S502 folgt, wo bestimmt wird, dass, weil die Ausfallbestimmungsbedingung für den ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung etabliert ist, der erste Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a einen Ausfall zeigt.
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Als Nächstes wird eine Ausfallbestimmung an dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b erläutert, die durch das in der Steuereinrichtung 300 vorgesehene Ausfalldetektionsmittel 301 durchgeführt wird. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Ausfallbestimmung am zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor im DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert.
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In 3 führt im Schritt S601 der Ausfalldetektor 302 eine Bestimmung [ob oder ob nicht der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 gleich oder größer als der erste vorbestimmte Wert ist], eine Bestimmung [ob oder ob nicht der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M der gleich oder größer ist als der zweite vorbestimmte Wert] und eine Bestimmung [ob oder ob nicht der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der Batteriedetektionsspannung Vbatt gleich oder größer ist als der dritte vorbestimmte Wert] durch. In dieser Situation sind der erste, der zweite und der dritte vorbestimmte Wert die gleichen wie die vorstehenden ersten, zweiten und dritten vorbestimmten Werte in 2.
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In dem Fall, bei dem in den Bestimmungen im Schritt S601 bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 gleich oder größer als der vorläufig eingestellte erste vorbestimmte Wert ist] oder dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M gleich oder größer als der vorläufig eingestellte zweite vorbestimmte Wert] ist und bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der Batteriedetektionsspannung Vbatt gleich oder größer dem vorläufig eingestellten dritten vorbestimmten Wert ist] (Y), folgt dem Schritt S601 der Schritt S602, wo bestimmt wird, dass, weil die Ausfallbestimmungsbedingung für den zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung etabliert ist, der zweite Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b einen Ausfall aufweist.
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In dem Fall, bei dem in den Bestimmungen im Schritt S601 bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 kleiner als der vorläufig eingestellte erste vorbestimmte Wert ist] und dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M kleiner als der vorläufig eingestellte zweite vorbestimmte Wert ist] und weiter bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S und der Batteriedetektionsspannung Vbatt kleiner als der vorläufig eingestellte dritte vorbestimmte Wert ist] (N), folgt dem Schritt S601 der Schritt S603, wo bestimmt wird, dass, weil die Ausfallbestimmungsbedingung für den zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung nicht etabliert ist, der zweite Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b normal ist.
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Als Nächstes wird eine Ausfallbestimmung am Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 erläutert, welche durch das in der Steuereinrichtung 300 bereitgestellte Ausfalldetektionsmittel 301 durchgeführt wird. 4 ist ein Flussdiagramm, welches den Verarbeitungsablauf einer Ausfallbestimmung an einem Niederspannungsseiten-Spannungssensor im DC/DC-Wandler gemäß Ausführungsform 1 repräsentiert.
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In 4 führt im Schritt S701 der Ausfalldetektor 302 eine Bestimmung [ob oder ob nicht der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M gleich oder größer als der erste vorbestimmte Wert ist], eine Bestimmung [ob oder ob nicht der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S gleich oder größer als der erste vorbestimmte Wert ist] und eine Bestimmung [ob oder ob nicht der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der Batteriedetektionsspannung Vbatt gleich oder größer als ein vierter vorbestimmter Wert ist] durch. In dieser Situation ist der erste vorbestimmte Wert der gleiche wie der vorstehende erste vorbestimmte Wert; ist der vierte vorbestimmte Wert ein vorläufig eingestellter Wert und unterscheidet sich von jedem der vorstehenden ersten, zweiten und dritten vorbestimmten Werte.
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In dem Fall, wo in den Bestimmungen im Schritt S701 bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M gleich oder größer als der vorläufig eingestellte erste vorbestimmte Wert ist] oder dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S gleich oder größer als der vorläufig eingestellte erste vorbestimmte Wert ist] und bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der Batteriedetektionsspannung Vbatt gleich oder größer als der vorläufig eingestellte vierte vorbestimmte Wert ist] (Ja) folgt im Schritt S701 der Schritt S702, wo bestimmt wird, dass, weil die Ausfallbestimmungsbedingung für den Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 zum Detektieren der Niederspannungsseitenspannung etabliert ist, der Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 einen Ausfall aufweist.
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In dem Fall, bei dem in den Bestimmungen im Schritt S701 bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M kleiner ist als der vorläufig eingestellte erste vorbestimmte Wert] und dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S kleiner ist als der vorläufig eingestellte erste vorbestimmte Wert] und weiter bestimmt wird, dass [der Absolutwert der Differenz zwischen der Niederspannungsseiten-Detektionsspannung V1 und der Batteriedetektionsspannung Vbatt kleiner ist als der vorläufig eingestellte vierte vorbestimmte Wert] (N), folgt dem Schritt S701 der Schritt S703, wo bestimmt wird, dass, weil die Ausfallbestimmungsbedingung für den Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 zum Detektieren der Niederspannungsseitenspannung nicht etabliert ist, der Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 normal ist.
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Auf solche Weise wie oben beschrieben, führt das Ausfalldetektionsmittel 301 in der Steuereinrichtung 300 die Bestimmung durch, ob der erste Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung einen Ausfall aufweist oder nicht, die Bestimmung, ob der zweite Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung einen Ausfall aufweist oder nicht, und die Bestimmung, ob der Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 zum Detektieren der Niederspannungsseitenspannung einen Ausfall aufweist oder nicht.
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Wenn das Ausfalldetektionsmittel 301 bestimmt, dass nur eine vom ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a, dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b und dem Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 einen Ausfall aufweist, fixiert die Steuereinrichtung 300 die erste Schaltvorrichtung 103, welche die Niederspannungsseiten-Halbleiterschaltvorrichtung des Halbleitermoduls 107 in dem DC/DC-Wandlerhauptteil 100 ist, auf den Ein-Zustand. Als Ergebnis setzt die Drossel 102 die Erzeugung von Energie fort und daher wird es ermöglicht, den DC/DC-Wandlerhauptteil 100 dazu zu bringen, seine Spannungsheraufstufungsoperation fortzusetzen.
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Wenn das Ausfalldetektionsmodul 301 detektiert, dass irgendwelche zwei oder mehr von dem ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a, dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b und dem Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 einen Ausfall aufweist, fixiert die Steuereinrichtung 300 die erste Schaltvorrichtung 103 auf den Aus-Zustand. Als Ergebnis stoppt die Drossel 102 das Erzeugen von Energie und daher wird der DC/DC-Wandlerhauptteil 100 dazu gebracht, seine Spannungsheraufstufoperation zu stoppen.
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In der in jeder von 2, 3 und 4 repräsentierten Verarbeitung, um den Detektionswert der Hochspannungsseitenspannung äquivalent zur Niederspannungsseitenspannung zu machen, während der DC/DC-Wandlerhauptteil 100 seine Spannungsheraufstufoperation durchführt, wird die Bestimmung durch Einsetzen eines Wertes als der ersten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2M, der durch Multiplizieren des Detektionswertes des ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensors 201a zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung mit [1 - der Ein-Last der ersten Schaltvorrichtung 103] ermittelt wird, durchgeführt und wird die Bestimmung durch Einsetzen eines Wertes, als der zweiten Hochspannungsseiten-Detektionsspannung V2S, welche ermittelt wird durch Multiplizieren des Detektionswerts des zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensors 201b zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung mit [1 - der Ein-Last der ersten Schaltvorrichtung 103], durchgeführt.
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Wie oben beschrieben, selbst in dem Fall, bei dem einer der zwei des ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensors 201a zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung, des zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensors 201b zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung und des Niederspannungsseiten-Spannungssensors 203 zum Detektieren der Niederspannungsseitenspannung Ausfälle aufweist, keine fehlerhafte Bestimmung am Ausfallbereich auftritt. Somit kann, selbst in dem Fall, bei dem einer vom ersten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung, dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b zum Detektieren der Hochspannungsseitenspannung und dem Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 zum Detektieren der Niederspannungsseitenspannung einen Ausfall aufweist, eine Gatter-Ein-Operation des DC/DC-Wandlerhauptteils 100 implementiert werden.
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Somit, in dem Fall, bei dem nur einer vom Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201a zum Detektieren der Batteriedetektionsspannung Vbatt und der Hochspannungsseitenspannung, dem zweiten Hochspannungsseiten-Spannungssensor 201b zum Detektieren von Batteriedetektionsspannung Vbatt und der Hochspannungsseitenspannung und dem Niederspannungsseiten-Spannungssensor 203 zum Detektieren der Batteriedetektionsspannung Vbatt und der Niederspannungsseitenspannung einen Ausfall aufweist, werden alle Ausfallbestimmungsbedingungen etabliert und daher kann der Ausfallbereich nicht bestimmt werden; jedoch geht keine Schaltung im DC/DC-Wandlerhauptteil 100 kaputt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im Hinblick auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben ist, versteht es sich, dass die verschiedenen Merkmale, Aspekte und Funktionen, die in der Ausführungsform beschrieben sind, nicht auf ihre Anwendbarkeit auf die bestimmte Ausführungsform, mit welchen sie beschrieben werden, beschränkt sind, sondern stattdessen allein oder in verschiedenen Kombinationen auf die Ausführungsform angewendet werden können. Es versteht sich damit, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht exemplifiziert worden sind, erdacht werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bestandteilskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder eliminiert werden.
