DE112016001334T5 - Gleichstromwandler - Google Patents

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Shinsuke Tsutsui
Seiji Takahashi
Takanori Itou
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AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Es wird ein Mehrphasen-Gleichstromwandler bereitgestellt, welcher mit mehreren Spannungswandlungseinheiten versehen ist und derart eingerichtet ist, dass der Mehrphasen-Gleichstromwandler beim Auftreten einer Abnormalität in einer Phase mit einer der ungestörten Phasen aktiviert bleiben kann, während die gestörte Phase zuverlässig geschützt wird. Ein Gleichstromwandler (1) weist mehrere Spannungswandlungseinheiten (4A, 4B) auf, welche parallel zwischen einem eingangsseitigen Leitungspfad (71) und einen ausgangsseitigen Leitungspfad (72) bereitgestellt sind. Jede der Spannungswandlungseinheiten (4A, 4B) ist mit einem Schutzschalterelement (20A, 20B) in einem individuellen Eingangspfad (42A, 42B) und mit einem Schutzschalterelement (24A, 24B) in einem individuellen Ausgangspfad (52A, 52B) versehen. Der Gleichstromwandler (1) weist weiterhin eine Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, einen Bereich zu identifizieren, in welchem ein Schutzschalterelement abnormal ist, und eine Betrieb-Steuereinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, wenn der Bereich identifiziert wurde, in welchem ein Schutzschalterelement abnormal ist, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von dem Bereich verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstromwandler.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Als Gleichstromwandler, die Schalterelemente ansteuern, um eine Gleichspannung anzuheben oder abzusenken, sind Mehrphasen-Gleichstromwandler mit mehreren parallelgeschalteten Spannungswandlungseinheiten bekannt. Beispiele dieser Art von Mehrphasen-Gleichstromwandler umfassen eine technische Lehre, wie sie in Patentdokument Nr. 1 offenbart ist.
  • VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument Nr. 1: JP 2013-46541A
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
  • Bei einem derartigen Mehrphasen-Gleichstromwandler kann ein Fall auftreten, dass nur eine Phase ausfällt, und wenn eine Phase ausfällt, kann es bevorzugt sein, den Betrieb unter Verwendung einer nicht ausgefallenen Phase fortzusetzen, anstatt den gesamten Betrieb des Gleichstromwandlers einzustellen. Eine Stromversorgungseinrichtung des Patentdokuments Nr. 1 geht auf diesen Bedarf ein und ist dazu eingerichtet, elektrische Stromwerte zu beziehen, die durch einen elektrischen Stromsensor zu Zeiten abnehmender Flanken von Steuersignalen erfasst werden, welche an Schalterelementen entsprechender Phasenzerhackereinheiten anliegen, und zu bestimmen, dass eine der Phasenzerhackereinheiten ausgefallen ist, wenn sich die bezogenen Stromwerte unterscheiden. Selbst wenn erkannt wird, dass eine der Phasenzerhackereinheiten ausgefallen ist, wird der Betrieb der nicht ausgefallenen Phasenzerhackereinheit fortgesetzt und ein Ausgang eines Stromerzeugers derart eingeschränkt, dass ein Bemessungsstrom der nicht ausgefallenen Phasenzerhackereinheit nicht überschritten wird.
  • Die Stromversorgungseinrichtung des Patentdokuments Nr. 1 schränkt jedoch, wenn ein Unterbrechungsfehlzustand in einem der Schalterelemente der Phasenzerhackereinheiten auftritt, lediglich den gesamten Ausgang ein, und enthält nicht den Gedanken, einen Abschnitt, in welchem der Fehlzustand auftritt, korrekt zu identifizieren und den Betrieb dieses Abschnitts zuverlässig zu deaktivieren.
  • Die vorliegende Erfindung entstand angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrphasen-Gleichstromwandler bereitzustellen, welcher mit mehreren Spannungswandlungseinheiten versehen ist und derart eingerichtet ist, dass der Mehrphasen-Gleichstromwandler beim Auftreten einer Abnormalität in einer Phase mit einer Phase von der fehlerhaften Phase verschiedenen Phase aktiviert bleiben kann, während die fehlerhafte Phase zuverlässig geschützt ist.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Gemäß einem ersten Aspekt weist ein Gleichstromwandler auf:
    eine Mehrphasenwandlungseinheit, welche mit mehreren Spannungswandlungseinheiten versehen ist, welche zwischen einem eingangsseitigen Leitungspfad und einem ausgangsseitigen Leitungspfad angeordnet sind, wobei jede Spannungswandlungseinheit einen mit dem eingangsseitigen Leitungspfad verbundenen individuellen Eingangspfad, einen Wandlungsbetrieb-Abschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, eine an den individuellen Eingangspfad eingegebene Spannung mittels eines Ein-/Ausschaltvorgangs eines Ansteuerschalterelements zu wandeln, und einen individuellen Ausgangspfad aufweist, welcher als Ausgangspfad für die durch den Wandlungsbetrieb-Abschnitt gewandelte Spannung dient, und jede Spannungswandlungseinheit mit einem Schutzschalterelement in dem individuellen Eingangspfad und/oder dem individuellen Ausgangspfad versehen ist, welches dazu eingerichtet ist, den entsprechenden individuellen Eingangs- oder Ausgangspfad zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umzuschalten;
    eine Erkennungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens während eines Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit zu erkennen, dass eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit aufgetreten ist;
    eine Deaktivierungssteuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, alle Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit zu deaktivieren, wenn durch die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit das Auftreten einer Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit erkannt wird;
    eine Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens nachdem alle der Spannungswandlungseinheiten durch die Deaktivierungssteuereinheit deaktiviert wurden, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit zu identifizieren; und
    eine Betrieb-Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, wenn durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt weist ein Gleichstromwandler auf:
    eine Mehrphasenwandlungseinheit, welche mit mehreren Spannungswandlungseinheiten versehen ist, welche zwischen einem eingangsseitigen Leitungspfad und einem ausgangsseitigen Leitungspfad angeordnet sind, wobei jede Spannungswandlungseinheit einen mit dem eingangsseitigen Leitungspfad verbundenen individuellen Eingangspfad, einen Wandlungsbetrieb-Abschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, eine an den individuellen Eingangspfad eingegebene Spannung mittels eines Ein-/Ausschaltvorgangs eines Ansteuerschalterelements zu wandeln, und einen individuellen Ausgangspfad aufweist, welcher als Ausgangspfad für die durch den Wandlungsbetrieb-Abschnitt gewandelte Spannung dient, und jede Spannungswandlungseinheit mit einem Schutzschalterelement in dem individuellen Eingangspfad und/oder dem individuellen Ausgangspfad versehen ist, welches dazu eingerichtet ist, den entsprechenden individuellen Eingangs- oder Ausgangspfad zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umzuschalten;
    eine Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, und/oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, zu identifizieren; und
    eine Betrieb-Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, wenn durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen.
  • Bei dem Gleichstromwandler gemäß dem ersten Aspekt sind die mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, jeweils – in dem individuellen Eingangspfad und/oder dem individuellen Ausgangspfad – mit einem Schutzschalterelement versehen, welches dazu eingerichtet ist, den entsprechenden individuellen Eingangs- oder Ausgangspfad zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umzuschalten. Hierbei ist ein Schutzschalterelement für jede Phase individuell bereitgestellt, und somit nimmt das Schutzschalterelement, wenn eine Abnormalität in einer Phase auftritt, auf einfache Weise angemessenen Schutz vor.
  • Weiterhin weist der Gleichstromwandler gemäß dem ersten Aspekt auf: eine Erkennungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens während eines Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit zu erkennen, dass eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit aufgetreten ist; und eine Deaktivierungssteuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, alle Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit zu deaktivieren, wenn durch die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit das Auftreten einer Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit erkannt wird. Tritt bei einer derartigen Ausgestaltung eine Abnormalität während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit auf, so ist es möglich, alle Spannungswandlungseinheiten vorübergehend zu deaktivieren, um unverzüglichen Schutz vorzunehmen.
  • Außerdem kann bei dem Gleichstromwandler gemäß der ersten Erfindung die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit nach dem Deaktivieren aller Spannungswandlungseinheiten durch die Deaktivierungssteuereinheit unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit identifizieren. Da zuerst alle Spannungswandlungseinheiten vorübergehend deaktiviert werden und der Betrieb dann zu einem Betrieb zum Identifizieren eines Abnormalitätsbereichs übergeht, erfolgt insbesondere die Identifizierung des Abnormalitätsbereichs in einem Zustand, in welchem die Mehrphasenwandlungseinheit besser geschützt ist. Wenn die Identifizierung durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit durchgeführt wurde, veranlasst die Betrieb-Steuereinheit alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, den Betrieb unter Verwendung der verbleibenden Wandlungseinheit fortzusetzen und dabei den Abnormalitätsbereich (eine oder mehrere Phasen) zuverlässig deaktiviert zu halten, um ihn zu schützen.
  • Bei dem Gleichstromwandler gemäß dem zweiten Aspekt sind die mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, jeweils – in dem individuellen Eingangspfad und/oder dem individuellen Ausgangspfad – mit einem Schutzschalterelement versehen, welches dazu eingerichtet ist, den entsprechenden individuellen Eingangs- oder Ausgangspfad zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umzuschalten. Hierbei ist ein Schutzschalterelement für jede Phase individuell bereitgestellt, und somit nimmt das Schutzschalterelement, wenn eine Abnormalität in einer Phase auftritt, auf einfache Weise angemessenen Schutz vor.
  • Weiterhin ist der Gleichstromwandler gemäß dem zweiten Aspekt mit einer Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit versehen, welche dazu eingerichtet ist, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, und/oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, zu identifizieren. Demgemäß ist es möglich, einen Bereich (eine oder mehrere Phasen) zu identifizieren, in welchem ein Schutzschalterelement abnormal ist. Außerdem ist die Betrieb-Steuereinheit dazu eingerichtet, wenn eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, erkannt wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, den Betrieb unter Verwendung der verbleibenden Wandlungseinheit fortzusetzen und dabei den Abnormalitätsbereich (eine oder mehrere Phasen) zuverlässig deaktiviert zu halten, um ihn zu schützen. Es ist insbesondere möglich, zu verhindern, dass ein abnormales Schutzschalterelement weiterhin verwendet wird, und somit wird eine Situation vermieden, in welcher ein Schutzschalterelement einer Phase, welches während des Spannungswandlungsbetriebs der Mehrphasenwandlungseinheit ausgeschaltet werden muss, aufgrund eines Ausfalls nicht ausgeschaltet werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Schaltdiagramm, das ein Beispiel eines Gleichstromwandlers gemäß Ausführungsform 1 schematisch veranschaulicht.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Ablaufs einer Testverarbeitung veranschaulicht, die in dem Gleichstromwandler der Ausführungsform 1 durchgeführt wird.
  • 3 ist ein Schaltdiagramm, das ein Beispiel eines Gleichstromwandlers gemäß einer weiteren Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt kann jede der Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, in ihrem individuellen Eingangspfad und ihrem individuellen Ausgangspfad mit Schutzschalterelementen versehen sein. Außerdem kann die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit dazu eingerichtet sein, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine Wandlungseinheit, bei welcher mindestens eines der Schutzschalterelemente abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher mindestens eines der Schutzschalterelemente abnormal ist, zu identifizieren.
  • Demgemäß wird es durch Versehen aller Spannungswandlungseinheiten mit Schutzschalterelementen auf der Eingangs- sowie der Ausgangsseite möglich, den eingangsseitigen individuellen Eingangspfad und den ausgangsseitigen individuellen Ausgangspfad jeweils in den AUS-Zustand umzuschalten, um die Spannungswandlungseinheit zu schützen. Demgemäß ergibt sich eine Anordnung, bei welcher es möglich ist, sowohl einen Schutzbetrieb durchzuführen, der verhindert, dass ein elektrischer Strom von der Eingangsseite zu einer Spannungswandlungseinheit fließt, als auch einen Schutzbetrieb, der verhindert, dass ein elektrischer Strom von der Ausgangsseite zu der Spannungswandlungseinheit zurückfließt. Weiterhin ist es möglich, wenn eine Wandlungseinheit, bei welcher mindestens eines der eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Schutzschalterelemente abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer derartigen Wandlungseinheit identifiziert wurde, den identifizierten Bereich zu deaktivieren und den Betrieb unter Verwendung der verbleibenden Wandlungseinheit fortzusetzen. Hierbei wird aus den mehreren Wandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, nur die Wandlungseinheit verwendet, bei welcher weder auf der Eingangs- noch auf der Ausgangsseite eine Abnormalität aufgetreten ist, und die zu verwendende Wandlungseinheit kann auf einfache und zuverlässige Weise sowohl auf der Eingangs- als auch der Ausgangsseite einem Schutzbetrieb unterzogen werden, wenn Schutz benötigt wird.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt kann die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit dazu eingerichtet sein, mindestens wenn ein Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, zu identifizieren, wobei eine echte oder eine unechte Teilmenge der mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, als Erkennungsziel dient, d. h., die Erkennung berücksichtigt alle oder nur einer Teilmenge der Spannungswandlungseinheiten.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung kann, nachdem der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wurde, ein Bereich, in welchem ein Schutzschalterelement abnormal ist, unverzüglicher in einem früheren Stadium nach der Aktivierung identifiziert werden.
  • Gemäß dem zweiten Effekt kann die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit dazu eingerichtet sein, eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, oder eine Gruppe, welche eine Wandlungseinheit umfasst, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, zu erkennen, wenn der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, wobei eine Teilmenge der mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, als Erkennungsziel dient, und sie kann dazu eingerichtet sein, jedes Mal, wenn der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, die als Erkennungsziel dienende Wandlungseinheit bzw. die als Erkennungsziel dienende Gruppe mit der Wandlungseinheit zu wechseln.
  • Hierdurch ist es möglich, eine Überprüfungszeit in Verbindung mit einem einzelnen EIN-Schaltvorgang des Zündschalters zu verringern. Da es möglich ist, mehrere Spannungswandlungseinheiten zu mehreren Zeiten von EIN-Schaltvorgängen des Zündschalters allumfassend zu überprüfen, ist es weiterhin möglich, zu verhindern, dass eine Spannungswandlungseinheit lange nicht überprüft wird.
  • Gemäß dem zweiten Effekt können vorgesehen sein: eine Erkennungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens während eines Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit zu erkennen, dass eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit aufgetreten ist; eine Deaktivierungssteuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, alle Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit zu deaktivieren, wenn durch die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit das Auftreten einer Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit erkannt wird; und eine Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens nachdem alle der Spannungswandlungseinheiten durch die Deaktivierungssteuereinheit deaktiviert wurden, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit zu identifizieren. Weiterhin kann die Betrieb-Steuereinheit dazu eingerichtet sein, wenn durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung ist es bei Auftreten einer Abnormalität während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit möglich, alle Spannungswandlungseinheiten vorübergehend zu deaktivieren, um unverzüglichen Schutz vorzunehmen. Da zuerst alle Spannungswandlungseinheiten vorübergehend deaktiviert werden und der Betrieb dann zu einem Betrieb zum Identifizieren eines Abnormalitätsbereichs übergeht, wird die Identifizierung des Abnormalitätsbereichs in einem Zustand durchgeführt, in welchem die Mehrphasenwandlungseinheit besser geschützt ist. Wenn weiterhin die Identifizierung durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit durchgeführt wurde, veranlasst die Betrieb-Steuereinheit alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, den Betrieb unter Verwendung der verbleibenden Wandlungseinheit fortzusetzen und dabei den Abnormalitätsbereich (eine oder mehrere Phasen) zuverlässig deaktiviert zu halten, um ihn zu schützen.
  • Weiterhin kann gemäß dem Aspekt, bei dem die Deaktivierungssteuereinheit benutzt wird, diese dazu eingerichtet sein, derart eine Steuerung durchzuführen, dass, wenn durch die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit das Auftreten einer Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit erkannt wird, die jeweiligen Schutzschalterelemente, welche in allen der Spannungswandlungseinheiten bereitgestellt sind, in einen AUS-Zustand umgeschaltet werden.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung ist es selbst bei Auftreten eines Fehlzustands wie etwa eines Kurzschlusses in dem Ansteuerschalterelement einer Spannungswandlungseinheit möglich, die Spannungswandlungseinheiten durch Ausschalten der Schutzschalterelemente, welche in den jeweiligen Spannungswandlungseinheiten bereitgestellt sind, zuverlässig zu deaktivieren.
  • Weiterhin kann gemäß dem Aspekt, bei welchem die Deaktivierungssteuereinheit verwendet wird, eine Stromspeichereinheit mit dem ausgangsseitigen Leitungspfad verbunden sein.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung wird, selbst wenn eine Abnormalität während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit aufgetreten ist und alle Spannungswandlungseinheiten vorübergehend deaktiviert sind, weiterhin eine Spannung von der Stromspeichereinheit an den ausgangsseitigen Leitungspfad ausgegeben. Daher wird eine Ausgestaltung erzielt, bei welcher alle Spannungswandlungseinheiten deaktiviert werden können, wenn eine Abnormalität während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit aufgetreten ist, und die Versorgung des ausgangsseitigen Leitungspfads mit Strom selbst dann fortgesetzt werden kann, wenn sie deaktiviert sind.
  • Gemäß beiden Aspekten kann eine Benachrichtigungseinheit vorgesehen sein, welche dazu eingerichtet ist, eine Benachrichtigung nach außen zu übermitteln, wenn mindestens eine der Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit durch die Betrieb-Steuereinheit eingeschränkt ist.
  • Gemäß dieser Ausgestaltung kann eine externe Einrichtung eine Situation erkennen, bei der mindestens eine der Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit eingeschränkt ist, und eine entsprechende Verarbeitung durchführen, die die Einschränkung berücksichtigt.
  • Ausführungsform 1
  • Nachstehend wird die Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Ein in 1 gezeigter Gleichstromwandler 1 ist zum Beispiel als fahrzeuginterner Gleichstrom-Abwärtswandler eingerichtet und ist dazu eingerichtet, eine Gleichspannung tiefzustellen, welche an einem eingangsseitigen Leitungspfad 71 anliegt, und die tiefgestellte Gleichspannung an einen ausgangsseitigen Leitungspfad 72 auszugeben.
  • Der Gleichstromwandler 1 der 1 ist versehen mit: einem Stromversorgungs-Leitungspfad 70, welcher den eingangsseitigen Leitungspfad 71 und den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 umfasst und als Stromversorgungsleitung dient; und einem Referenz-Leitungspfad 78, dessen elektrisches Potential auf einem festen Referenzpotential (Massepotential) gehalten wird, das niedriger ist als das elektrische Potential des Stromversorgungs-Leitungspfads 70. Zwischen dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 und dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 sind mehrere Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B parallel angeordnet, welche dazu eingerichtet sind, eine an dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 anliegende Eingangsspannung tiefzustellen und eine Ausgangsspannung zu erzeugen.
  • Der eingangsseitige Leitungspfad 71 ist als primärseitige (hochspannungsseitige) Stromversorgungsleitung ausgeführt, an welcher eine vergleichsweise hohe Spannung anliegt, und ist auf einer Hochpotentialseite mit einem Anschluss eines primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 derart leitend verbunden, dass eine vorbestimmte Gleichspannung (zum Beispiel 48 V) des primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 an dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 anliegt. Der eingangsseitige Leitungspfad 71 ist mit mehreren individuellen Eingangspfaden 42A und 42B verbunden, welche später beschrieben werden.
  • Der primärseitige Stromversorgungsabschnitt 61 wird zum Beispiel durch ein elektrisches Speichermittel wie etwa eine Lithiumionenbatterie oder einen elektrischen Doppelschichtkondensator gebildet und ist dazu eingerichtet, eine erste vorbestimmte Spannung zu erzeugen. Der hochpotentialseitige Anschluss des primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 wird zum Beispiel auf 48 V gehalten und sein niederpotentialseitiger Anschluss wird auf einem Massepotential (0 V) gehalten.
  • Der ausgangsseitige Leitungspfad 72 ist als eine sekundärseitige (niederspannungsseitige) Stromversorgungsleitung ausgeführt, an welcher eine vergleichsweise niedrige Spannung anliegt. Der ausgangsseitige Leitungspfad 72 ist auf einer Hochpotentialseite zum Beispiel mit einem Anschluss eines sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 derart leitend verbunden, dass eine Gleichspannung (zum Beispiel 12 V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62, welche niedriger als die Ausgangsspannung des primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 ist, an dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegt.
  • Der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 ist zum Beispiel durch ein elektrisches Speichermittel wie etwa eine Bleispeicherbatterie gebildet und dazu eingerichtet, eine zweite vorbestimmte Spannung zu erzeugen, die niedriger als die erste vorbestimmte Spannung ist, welche durch den primärseitigen Stromversorgungsabschnitt 61 erzeugt wird. Zum Beispiel wird der hochpotentialseitige Anschluss des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 auf 12 V gehalten und sein niederpotentialseitiger Anschluss wird auf einem Massepotential (0 V) gehalten. Es sei darauf hingewiesen, dass ein „normaler Verbindungszustand“ des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 einen Zustand bezeichnet, in welchem, wie im Beispiel der 1, ein in dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 bereitgestellter Anschluss 64 mit dem positiven Anschluss des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 verbunden ist.
  • Der Referenz-Leitungspfad 78 ist als Masse ausgeführt und wird auf einem festen Massepotential (0 V) gehalten. Der niederpotentialseitige Anschluss des primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 und der niederpotentialseitige Anschluss des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 sind mit dem Referenz-Leitungspfad 78 leitend verbunden, und mit dem Referenz-Leitungspfad 78 sind Drains von Schalterelementen 32A und 32B verbunden, welche später beschrieben werden.
  • Zwischen dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 und dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 ist eine Mehrphasenwandlungseinheit 4 bereitgestellt. Die Mehrphasenwandlungseinheit 4 umfasst die mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche parallel zueinander zwischen dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 und dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 angeordnet sind. Diese Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B dienen als Abwärtswandler vom Synchrongleichrichtertyp.
  • Die Spannungswandlungseinheit 4A umfasst den individuellen Eingangspfad 42A (individuellen Leitungspfad), welcher mit dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 verbunden ist, einen Wandlungsbetrieb-Abschnitt 19A, welcher dazu eingerichtet ist, eine an den individuellen Eingangspfad 42A eingegebene Spannung mittels Ein-/Ausschaltvorgängen von Ansteuerschalterelementen 5A und 6A zu wandeln, und einen individuellen Ausgangspfad 52A (individuellen Leitungspfad), welcher als Ausgangspfad für die Spannung dient, die durch den Wandlungsbetrieb-Abschnitt 19A gewandelt wurde. Außerdem ist der individuelle Eingangspfad 42A mit einem Schutzschalterelement 20A zum Umschalten des individuellen Eingangspfads 42A zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand versehen. Weiterhin ist der individuelle Ausgangspfad 52A mit einem Schutzschalterelement 24A zum Umschalten des individuellen Ausgangspfads 52A zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand im Falle eines Rückstroms versehen.
  • Bei der Spannungswandlungseinheit 4A ist der individuelle Eingangspfad 42A, welcher von dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 abzweigt, mit einem Drain eines Schalterelements 5A auf der High-Seite verbunden. Der Drain des Schalterelements 5A ist mit einer Elektrode auf einer Seite eines eingangsseitigen Kondensators 8A verbunden und ist außerdem mit dem hochpotentialseitigen Anschluss des primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 leitend verbunden, wenn sich das im individuellen Eingangspfad 42A befindliche Schalterelement 20A in einem EIN-Zustand befindet. Weiterhin sind ein Drain eines Schalterelements 6A auf der Low-Seite und ein Ende einer Spule 12A mit einer Source des Schalterelements 5A verbunden. Eine Elektrode des eingangsseitigen Kondensators 8A und eine Elektrode eines ausgangsseitigen Kondensators 10A sind mit einer Source des Schalterelements 6A auf der Low-Seite verbunden. Weiterhin ist das andere Ende der Spule 12A mit der anderen Elektrode des ausgangsseitigen Kondensators 10A und einer Source des Schalterelements 24A verbunden. Weiterhin werden ein Ansteuersignal und ein Nichtansteuersignal von einer Ansteuereinheit 3 an ein Gate des Schalterelements 5A derart eingegeben, dass das Schalterelement 5A gemäß dem Signal der Ansteuereinheit 3 zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand umschaltet. Ein Ansteuersignal und ein Nichtansteuersignal werden außerdem von der Ansteuereinheit 3 an ein Gate des Schalterelements 6A auf der Low-Seite derart eingegeben, dass das Schalterelement 6A gemäß dem Signal der Ansteuereinheit 3 zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand umschaltet.
  • Die Spannungswandlungseinheit 4B weist die gleiche Ausgestaltung auf wie die Spannungswandlungseinheit 4A. Diese Spannungswandlungseinheit 4B umfasst einen individuellen Eingangspfad 42B (individuellen Leitungspfad), welcher mit dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 verbunden ist, einen Wandlungsbetrieb-Abschnitt 19B, welcher dazu eingerichtet ist, eine an den individuellen Eingangspfad 42B eingegebene Spannung mittels Ein-/Ausschaltvorgängen von Ansteuerschalterelementen 5B und 6B zu wandeln, und einen individuellen Ausgangspfad 52B (individuellen Leitungspfad), welcher als Ausgangspfad für die Spannung dient, die durch den Wandlungsbetrieb-Abschnitt 19A gewandelt wurde. Der individuelle Eingangspfad 42B ist außerdem mit einem Schutzschalterelement 20B zum Umschalten des individuellen Eingangspfads 42B zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand versehen. Weiterhin ist der individuelle Ausgangspfad 52B mit einem Schutzschalterelement 24B zum Umschalten des individuellen Ausgangspfads 52B zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand im Falle eines Rückstroms versehen.
  • Bei der Spannungswandlungseinheit 4B ist der individuelle Eingangspfad 42B, welcher von dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 abzweigt, mit einem Drain eines Schalterelements 5B auf der High-Seite verbunden. Der Drain des Schalterelements 5B ist mit einer Elektrode auf einer Seite eines eingangsseitigen Kondensators 8B leitend verbunden und ist außerdem mit dem hochpotentialseitigen Anschluss des primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 leitend verbunden, wenn das im individuellen Eingangspfad 42B befindliche Schalterelement 20B in einem EIN-Zustand ist. Weiterhin sind ein Drain eines Schalterelements 6B auf der Low-Seite und ein Ende einer Spule 12B mit einer Source des Schalterelements 5B verbunden. Eine Elektrode des eingangsseitigen Kondensators 8B und eine Elektrode eines ausgangsseitigen Kondensators 10B sind mit einer Source des Schalterelements 6B auf der Low-Seite verbunden. Weiterhin ist das andere Ende der Spule 12B mit der anderen Elektrode des ausgangsseitigen Kondensators 10B und einer Source des Schalterelements 24B verbunden. Weiterhin werden ein Ansteuersignal und ein Nichtansteuersignal von der Ansteuereinheit 3 an ein Gate des Schalterelements 5B derart eingegeben, dass das Schalterelement 5B gemäß dem Signal der Ansteuereinheit 3 zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand umschaltet. Ein Ansteuersignal und ein Nichtansteuersignal werden außerdem von der Ansteuereinheit 3 an ein Gate des Schalterelements 6B auf der Low-Seite derart eingegeben, dass das Schalterelement 6B gemäß dem Signal der Ansteuereinheit 3 zwischen einem EIN-Zustand und einem AUS-Zustand umschaltet.
  • Die Source des Schalterelements 6A, die Source des Schalterelements 6B, jeweils eine Elektrode der eingangsseitigen Kondensatoren 8A und 8B und jeweils eine Elektrode der ausgangsseitigen Kondensatoren 10A und 10B sind alle miteinander leitend verbunden und mit der Source des Schalterelements 32A und der Source des Schalterelements 32B über einen Leitungspfad 76 verbunden. Der Drain des Schalterelements 24A und der Drain des Schalterelements 24B sind miteinander leitend verbunden und mit dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 verbunden.
  • Die Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B mit dieser Ausgestaltung dienen als Abwärtswandler vom Synchrongleichrichtertyp. Die Spannungswandlungseinheit 4A schaltet das Schalterelement 5A auf der High-Seite – synchron mit einem Umschalten des Schalterelements 6A auf der Low-Seite zwischen dem AUS-Betrieb und EIN-Betrieb – zwischen dem EIN-Betrieb und dem AUS-Betrieb derart um, dass eine an dem individuellen Eingangspfad 42A anliegende Gleichspannung tiefgestellt und die tiefgestellte Gleichspannung an den individuellen Ausgangspfad 52A ausgegeben wird. Im Speziellen gibt die Ansteuereinheit 3 an das Gate des Schalterelements 5A und das Gate des Schalterelements 6A PWM-Signale derart aus, dass abwechselnd zwischen einem ersten Zustand, in welchem sich das Schalterelement 5A im EIN-Zustand und das Schalterelement 6A im AUS-Zustand befinden, und einem zweiten Zustand umgeschaltet wird, in welchem sich das Schalterelement 5A im AUS-Zustand und das Schalterelement 6A im EIN-Zustand befinden. Als Ergebnis wiederholten derartigen Umschaltens zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand wird eine am individuellen Eingangspfad 42A anliegende Gleichspannung tiefgestellt und die tiefgestellte Gleichspannung an den individuellen Ausgangspfad 52A ausgegeben. Die Ausgangsspannung des individuellen Ausgangspfads 52A hängt von dem Tastverhältnis der PWM-Signale ab, die an das Gate des Schalterelements 5A und das Gate des Schalterelements 6A angelegt werden.
  • Die Spannungswandlungseinheit 4B weist die gleiche Ausgestaltung auf und schaltet das Schalterelement 5B auf der High-Seite – synchron mit einem Umschalten des Schalterelements 6B auf der Low-Seite zwischen dem AUS-Betrieb und dem EIN-Betrieb – zwischen dem EIN-Betrieb und dem AUS-Betrieb derart um, dass eine an dem individuellen Eingangspfad 42B anliegende Gleichspannung tiefgestellt und die tiefgestellte Gleichspannung an den individuellen Ausgangspfad 52B ausgegeben wird. Im Speziellen gibt die Ansteuereinheit 3 an das Gate des Schalterelements 5B und das Gate des Schalterelements 6B PWM-Signale derart aus, dass abwechselnd zwischen einem ersten Zustand, in welchem sich das Schalterelement 5B im EIN-Zustand und das Schalterelement 6B im AUS-Zustand befinden, und einem zweiten Zustand umgeschaltet wird, in welchem sich das Schalterelement 5B im AUS-Zustand und das Schalterelement 6B im EIN-Zustand befinden. Als Ergebnis wiederholten derartigen Umschaltens zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand wird eine am individuellen Eingangspfad 42B anliegende Gleichspannung tiefgestellt und die tiefgestellte Gleichspannung an den individuellen Ausgangspfad 52B ausgegeben. Die Ausgangsspannung des individuellen Ausgangspfads 52B hängt von dem Tastverhältnis der PWM-Signale ab, die an das Gate des Schalterelements 5B und das Gate des Schalterelements 6B angelegt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zeitpunkte, zu denen die beiden Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B die Ansteuersignale erhalten, nicht speziell eingeschränkt sind und es zum Beispiel ausreichend ist, dass der Betrieb der Spannungswandlungseinheit 4A und der Betrieb der Spannungswandlungseinheit 4B mit Phasen durchgeführt werden, die durch ein bekanntes Steuerverfahren verschoben sind.
  • Weiterhin ist der Gleichstromwandler 1 der 1 mit einem Verpolungsschutzschaltungsabschnitt 30 versehen, welcher derart eingerichtet ist, dass, wenn der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 verpolt angeschlossen ist, die Leitung des Leitungspfads 76 unterbrochen wird, wodurch verhindert wird, dass im Falle der Verpolung ein elektrischer Strom zur Sekundärseite fließt. Dieser Verpolungsschutzschaltungsabschnitt 30 weist auf: die Schalterelemente 32A und 32B zum Schutz vor Verpolung, welche parallel zum Leitungspfad 76 angeordnet sind, der zwischen den Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B und dem Referenz-Leitungspfad 78 verläuft; und einen Leitungspfad 34, welcher das Gate-Potential der Schalterelemente 32A und 32B auf dem gleichen elektrischen Potential wie dasjenige des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 hält. Die Schalterelemente 32A und 32B sind dazu eingerichtet, zwischen einem AUS-Zustand, in welchem die Leitung des Leitungspfads 76 unterbrochen ist, und einem EIN-Zustand umzuschalten, in welchem die Unterbrechung aufgehoben ist.
  • Bei dem Verpolungsschutzschaltungsabschnitt 30 sind die Schalterelemente 32A und 32B ausgeschaltet, wenn sich die Anschlüsse mindestens des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 (niederspannungsseitigen Stromversorgungsabschnitts), wie in 1 gezeigt ist, in einem normalen Verbindungszustand befinden. In diesem Fall sind, wenn die Mehrphasenwandlungseinheit 4 nicht aktiviert ist, die Gate-Potentiale der Schalterelemente 32A und 32B im Wesentlichen gleich dem Potential der positiven Elektrode (zum Beispiel 12 V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 und werden in dem Zustand gehalten, in welchem sie höher als die Source-Potentiale sind, und somit werden die Schalterelemente 32A und 32B im EIN-Zustand gehalten. Die Sources der Schalterelemente 6A und 6B auf der Low-Seite, die eingangsseitigen Kondensatoren 8A und 8B und die ausgangsseitigen Kondensatoren 10A und 10B werden alle mit dem Referenz-Leitungspfad 78 leitend verbunden gehalten. In einem Verpolungsfall dagegen, in welchem die Anschlüsse des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 (niederspannungsseitigen Stromversorgungsabschnitts) mit vertauschtem positiven und negativen Anschluss umgekehrt angeschlossen sind, gleichen die Gate-Potentiale der Schalterelemente 32A und 32B im Wesentlichen dem Potential der negativen Elektrode (zum Beispiel –12 V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 und werden in dem Zustand gehalten, in dem sie geringer als die Source-Potentiale sind. Demgemäß werden die Schalterelemente 32A und 32B im AUS-Zustand gehalten. Wenn sich die Schalterelemente 32A und 32B im AUS-Zustand befinden, dann wird ein Zustand erzielt, in welchem die Sources der Schalterelemente 6A und 6B, die eingangsseitigen Kondensatoren 8A und 8B und die ausgangsseitigen Kondensatoren 10A und 10B alle nicht mit dem Referenz-Leitungspfad 78 leitend verbunden sind. Überdies werden in der Ausgestaltung der 1, selbst wenn der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 und der ausgangsseitige Leitungspfad 72 offen sind, die Schalterelemente 32A und 32B im AUS-Zustand gehalten.
  • Das Folgende beschreibt eine Abnormalitätserkennung während eines normalen Betriebs.
  • Der Gleichstromwandler 1 weist einen Stromerfassungspfad 80 zum Erfassen eines über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 fließenden elektrischen Stroms auf. Der Stromerfassungspfad 80 ist ein Pfad zum Erfassen eines über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 fließenden Stroms mittels eines bekannten Verfahrens, und eine Steuereinheit 2 erkennt einen Wert des über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 fließenden Stroms auf Grundlage eines Werts, der über den Stromerfassungspfad 80 eingegeben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass in 1 ein vereinfachter Stromerfassungspfad 80 gezeigt ist, der Stromerfassungspfad 80 jedoch eine beliebige aus diversen bekannten Stromerfassungsschaltungen, die als konkrete Stromerfassungsschaltung dienen, aufweisen kann, solange die Steuereinheit 2 einen Wert Io des über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 fließenden Stroms erkennen kann.
  • Die Steuereinheit 2 bestimmt, ob ein Überstrom in dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 aufgetreten ist oder nicht. Im Speziellen vergleicht die Steuereinheit 2 den Wert Io des über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 fließenden Stroms mit einer vorbestimmten Schwelle It, und die Steuereinheit 2 bestimmt, dass kein Überstrom vorliegt, wenn Io ≤ It erfüllt ist, und bestimmt, dass ein Überstrom vorliegt, wenn Io > It erfüllt ist.
  • Weiterhin wird auch eine Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 an die Steuereinheit 2 eingegeben und die Steuereinheit 2 bestimmt auch, ob eine Überspannung an dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 vorliegt oder nicht. Im Speziellen vergleicht die Steuereinheit 2 einen Wert Vo der Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72, welcher durch die Steuereinheit 2 erfasst wurde, mit einer vorbestimmten Schwelle Vt, und die Steuereinheit 2 bestimmt, dass keine Überspannung vorliegt, wenn Vo ≤ Vt erfüllt ist, und bestimmt, dass eine Überspannung vorliegt, wenn Vo > Vt erfüllt ist.
  • Bei der vorliegenden Ausgestaltung entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Erkennungseinheit, und sie erkennt, dass eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist, indem sie den Zustand Io > It oder Vo > Vt mindestens während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 erkennt.
  • Wenn die Steuereinheit 2 eine Abnormalität eines Überstroms oder einer Überspannung erkannt hat, das heißt, wenn der Zustand Io > It oder Vo > Vt vorliegt, wird der Spannungswandlungsbetrieb aller der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B deaktiviert. Im Speziellen gibt die Steuereinheit 2 der Ansteuereinheit 3 eine Anweisung, die Ausgabe von PWM-Signalen einzustellen, aus, und die Ansteuereinheit 3 stellt die Ausgabe von PWM-Signalen an die Schalterelemente 5A, 6A, 5B und 6B ein. Weiterhin gibt die Steuereinheit 2 AUS-Signale an die Gates aller Schalterelemente 20A, 20B, 24A und 24B aus. Demgemäß werden die Schalterelemente 20A, 20B, 24A und 24B alle in einen AUS-Zustand umgeschaltet.
  • In dieser Ausgestaltung entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel einer Deaktivierungssteuereinheit, und sie dient dazu, den Betrieb der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B in der Mehrphasenwandlungseinheit 4 zu deaktivieren, wenn die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 erkennt, dass eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist.
  • Demgemäß wird der Betrieb der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, deaktiviert, und sodann wird eine Wandlungseinheit unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B identifiziert, bei welcher ein Strom und/oder eine Spannung abnormal ist/sind.
  • Zuerst bestimmt die Steuereinheit 2 in einem Zustand, in welchem nur eine Spannungswandlungseinheit 4A in Betrieb ist und die andere Spannungswandlungseinheit 4B deaktiviert ist, ob ein Überstrom oder eine Überspannung in dem Steuereinheit-Leitungspfad 70 auftritt oder nicht. Im Speziellen werden die Schutzschalterelemente 20A und 24A der Spannungswandlungseinheit 4A in den EIN-Zustand umgeschaltet und PWM-Signale an die jeweiligen Ansteuerschalterelemente 5A und 6A derart ausgegeben, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand, die vorstehend beschrieben sind, umgeschaltet wird. Bei einer derartigen Steuerung führt die Spannungswandlungseinheit 4A einen Spannungswandlungsbetrieb zum Tiefstellen einer am individuellen Eingangspfad 42A anliegenden Gleichspannung und zum Ausgeben der tiefgestellten Gleichspannung an den individuellen Ausgangspfad 52A durch. Während die Spannungswandlungseinheit 4A den Spannungswandlungsbetrieb durchführt, ist die Ansteuerung der anderen Spannungswandlungseinheit 4B derart deaktiviert, dass die Schalterelemente 5B und 6B im AUS-Zustand gehalten werden und die Schutzschalterelemente 20B und 24B im AUS-Zustand gehalten werden. Die Steuereinheit 2 führt ein derartiges Steuern einer Ansteuerung ausschließlich der Spannungswandlungseinheit 4A für einen vorbestimmten Zeitraum durch und vergleicht während dieses vorbestimmten Zeitraums einen Wert Io des über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 fließenden Stroms mit der Schwelle It und einen Wert Vo der Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 mit der Schwelle Vt. Wenn der Zustand Io > It oder Vo > Vt vorliegt, dann wird bestimmt, dass die Spannungswandlungseinheit 4A abnormal ist. Wenn andererseits die Zustände Io ≤ It und Vo ≤ Vt während des vorbestimmten Zeitraums, in welchem ausschließlich die Spannungswandlungseinheit 4A angesteuert wird, aufrechterhalten werden, dann wird bestimmt, dass die Spannungswandlungseinheit 4A normal ist.
  • Dann bestimmt die Steuereinheit 2 in einem Zustand, in welchem nur die andere Spannungswandlungseinheit 4B in Betrieb ist und die Spannungswandlungseinheit 4A deaktiviert ist, ob ein Überstrom oder eine Überspannung in dem Steuereinheit-Leitungspfad 70 aufgetreten ist oder nicht. Im Speziellen werden die Schutzschalterelemente 20B und 24B der Spannungswandlungseinheit 4B in den EIN-Zustand umgeschaltet und PWM-Signale an die jeweiligen Ansteuerschalterelemente 5B und 6B derart ausgegeben, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand, die vorstehend beschrieben sind, umgeschaltet wird. Bei einer derartigen Steuerung führt die Spannungswandlungseinheit 4B einen Spannungswandlungsbetrieb zum Tiefstellen einer am individuellen Eingangspfad 42B anliegenden Gleichspannung und zum Ausgeben der tiefgestellten Gleichspannung an den individuellen Ausgangspfad 52B durch. Während die Spannungswandlungseinheit 4B den Spannungswandlungsbetrieb durchführt, ist die Ansteuerung der Spannungswandlungseinheit 4A derart deaktiviert, dass die Schalterelemente 5A und 6A im AUS-Zustand gehalten werden und die Schutzschalterelemente 20A und 24A im AUS-Zustand gehalten werden. Die Steuereinheit 2 führt ein derartiges Steuern einer Ansteuerung ausschließlich der Spannungswandlungseinheit 4B für einen vorbestimmten Zeitraum durch und vergleicht während des vorbestimmten Zeitraums einen Wert Io des über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 fließenden Stroms mit der Schwelle It und einen Wert Vo der Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 mit der Schwelle Vt. Wenn der Zustand Io > It oder Vo > Vt vorliegt, wird bestimmt, dass die Spannungswandlungseinheit 4B abnormal ist. Wenn andererseits die Zustände Io ≤ It und Vo ≤ Vt während des vorbestimmten Zeitraums, in welchem ausschließlich die Spannungswandlungseinheit 4B angesteuert wird, aufrechterhalten werden, dann wird bestimmt, dass die Spannungswandlungseinheit 4B normal ist.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel einer Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit und sie dient dazu, unter den mehreren Wandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, mindestens nach Deaktivierung aller Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B durch die Deaktivierungssteuereinheit eine Wandlungseinheit zu identifizieren, bei welcher ein Strom und/oder eine Spannung abnormal ist.
  • Bei einer derartigen Steuerung stellt die Steuereinheit 2, wenn bestimmt wurde, dass eine der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B abnormal ist, den Betrieb der Wandlungseinheit ein, von welcher bestimmt wurde, dass sie abnormal ist, und sendet vorbestimmte Abnormalitätsinformationen über eine Kommunikationsschnittstelle 90 an ein übergeordnetes System. Dann veranlasst die Steuereinheit 2 alle verbleibenden Wandlungseinheiten (der mehreren Steuereinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden), die von der Wandlungseinheit verschieden sind, von welcher bestimmt wurde, dass sie abnormal ist, dazu, den Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Wenn zum Beispiel bestimmt wurde, dass die Spannungswandlungseinheit 4A abnormal ist und die Spannungswandlungseinheit 4B normal ist, sendet die Steuereinheit 2 Informationen, welche angeben, dass die Spannungswandlungseinheit 4A abnormal ist, über die Kommunikationsschnittstelle 90 an das übergeordnete System. Dann nimmt die Mehrphasenwandlungseinheit 4 einen Betrieb derart wieder auf, dass der Betrieb der Spannungswandlungseinheit 4A, von welcher bestimmt wurde, dass sie abnormal ist, eingestellt wird und nur die verbleibende Wandlungseinheit 4B, die verschieden von der Spannungswandlungseinheit 4A ist, den Spannungswandlungsbetrieb durchführt. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn bestimmt wurde, dass alle Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B abnormal sind, die Mehrphasenwandlungseinheit 4 selbst deaktiviert wird.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Betrieb-Steuereinheit und dient dazu, wenn eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Strom und/oder eine Spannung abnormal ist, durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten (der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden), die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, den Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Weiterhin entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Benachrichtigungseinheit und dient dazu, eine Benachrichtigung nach außen zu überbringen, wenn ein Teil des Spannungswandlungsbetriebs der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B durch die Betrieb-Steuereinheit eingeschränkt ist.
  • Nachstehend wird eine Testverarbeitung von Schutzschalterelementen beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Zündsignal von einem nicht gezeigten Zündschalter an die Steuereinheit 2 eingegeben. Die Ausgestaltung ist derart, dass, wenn sich der Zündschalter in einem EIN-Zustand befindet, ein Zündsignal (EIN-Signal), das den EIN-Zustand angibt, an die Steuereinheit 2 eingegeben wird und, wenn sich der Zündschalter im AUS-Zustand befindet, ein Zündsignal (AUS-Signal), das den AUS-Zustand angibt, an die Steuereinheit 2 eingegeben wird. Die Steuereinheit 2 führt, wie in 2 gezeigt, jedes Mal, wenn das Zündsignal vom AUS-Signal zum EIN-Signal wechselt, eine Testverarbeitung durch. Im Speziellen kann die in 2 gezeigte Testverarbeitung unter Verwendung von Strom erfolgen, der von dem primärseitigen Stromversorgungsabschnitt 61 zugeführt wird, nachdem das Zündsignal vom AUS-Zustand zum EIN-Zustand gewechselt hat und bevor ein nicht gezeigter Stromgenerator aktiviert wird, der mit dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 verbunden ist. Alternativ kann die Testverarbeitung der 2 auch erfolgen, nachdem das Zündsignal vom AUS-Zustand zum EIN-Zustand gewechselt hat und der nicht gezeigte Stromgenerator, der mit dem eingangsseitigen Leitungspfad 71 verbunden ist, aktiviert wurde.
  • Bei der in 2 gezeigten Testverarbeitung wird ein Schutzschalterelement für jede Phase der Mehrphasenwandlungseinheit 4 getestet, welche eine maximale Phasenanzahl Nmax (Nmax = 2 im Beispiel der 1) aufweist. Als Erstes wird in Schritt S1 N = 1 gesetzt. Es sei darauf hingewiesen, dass „N“ ein Wert ist, welcher die im Ablauf in den Schritten S2 bis S12 zu testende Phase angibt. In der Ausgestaltung der 1 soll, wenn N = 1 gesetzt ist, die Spannungswandlungseinheit 4A einer ersten Phase getestet werden.
  • In Schritt S2 wird in einem Zustand, in welchem ein eingangsseitiges Schutzschalterelement (erstes Schalterelement) der Spannungswandlungseinheit der Phase N ausgeschaltet und ihr ausgangsseitiges Schutzschalterelement (zweites Schalterelement) eingeschaltet sind, der Spannungswandlungsbetrieb nur für die Phase N durchgeführt. Zum Beispiel wird beim ersten Mal, wenn N = 1 gesetzt ist, der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheit 4A in einem Zustand durchgeführt, in welchem das eingangsseitige Schutzschalterelement 20A der Spannungswandlungseinheit 4A der ersten Phase ausgeschaltet, ihr ausgangsseitiges Schutzschalterelement 24A eingeschaltet und die Spannungswandlungseinheit 4B deaktiviert sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheit 4A mit einem Tastverhältnis durchgeführt, bei welchem eine Spannung V1 (zum Beispiel 14 V), die höher als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 12 V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 ist, an den individuellen Ausgangspfad 52A ausgegeben wird, wenn beide Schalterelemente 20A und 24A leitend sind.
  • Dann wird bestimmt, ob die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S2 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung mindestens eine Schwellspannung V2 ist oder nicht (Schritt S3). Die „Schwellspannung V2“ weist einen Wert auf, der größer als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 12 V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 und kleiner als die vorstehend beschriebene Spannung V1 (die Spannung, die, wenn beide Schalterelemente 20A und 24A leitend sind, beim Spannungswandlungsbetrieb in Schritt S2 an den individuellen Ausgangspfad 52A ausgegeben werden soll) ist. Da die Schwellspannung V2 auf derartige Weise festgesetzt wird und das eingangsseitige Schutzschalterelement (erstes Schalterelement) der Phase N während des Spannungswandlungsbetriebs des Schritts S2 ausgeschaltet ist, sollte, wenn dieses Schalterelement ordnungsgemäß ausgeschaltet ist, die am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung in etwa so groß wie die Ausgangsspannung des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 sein, das heißt niedriger als die Schwellspannung V2. Demgemäß wird, wenn die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S2 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung mindestens die Schwellspannung V2 ist, der Ablauf in Schritt S3 mit „Ja“ fortgesetzt, und es wird bestimmt, dass das eingangsseitige Schutzschalterelement (erstes Schalterelement) der Phase N einen Kurzschlussfehlzustand aufweist (Schritt S4). Es wird zum Beispiel bestimmt, dass das eingangsseitige Schalterelement 20A der Spannungswandlungseinheit 4A für N = 1 einen Kurzschlussfehlzustand aufweist.
  • Wenn die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S2 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung kleiner als die Schwellspannung V2 ist, dann wird in Schritt S3 der Ablauf mit „Nein“ fortgesetzt, und die Verarbeitung in Schritt S5 wird durchgeführt. In Schritt S5 wird in einem Zustand, in welchem das eingangsseitige Schutzschalterelement (erstes Schalterelement) der Spannungswandlungseinheit der Phase N eingeschaltet und ihr ausgangsseitiges Schutzschalterelement (zweites Schalterelement) eingeschaltet sind, der Spannungswandlungsbetrieb nur für die Phase N durchgeführt. Zum Beispiel wird beim ersten Mal, wenn N = 1 gesetzt ist, der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheit 4A in einem Zustand durchgeführt, in welchem das Schalterelement 20A eingeschaltet, das Schalterelement 24A eingeschaltet und die Spannungswandlungseinheit 4B deaktiviert sind. Auch zu diesem Zeitpunkt wird der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheit 4A mit einem Tastverhältnis durchgeführt, bei welchem die Spannung V1 (zum Beispiel 14V), die höher als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 12V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 ist, an den individuellen Ausgangspfad 52A ausgegeben wird, wenn beide Schalterelemente 20A und 24A leitend sind.
  • Dann wird bestimmt, ob die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S5 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung mindestens die Schwellspannung V2 ist oder nicht (Schritt S6). Der Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S5 wird mit einem Tastverhältnis durchgeführt, bei welchem die Spannung V1, die höher als die Schwellspannung V2 ist, an den individuellen Ausgangspfad 52A ausgegeben wird, wenn beide Schalterelemente 20A und 24A leitend sind. Da in Schritt S5 sowohl das eingangsseitige als auch das ausgangsseitige Schutzschalterelement (das erste und zweite Schalterelement) der Phase N eingeschaltet sind, sollte, wenn diese Schalterelemente ordnungsgemäß eingeschaltet sind, die am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung mindestens der Schwellspannung V2 entsprechen. Demgemäß wird, wenn die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S5 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung kleiner als die Schwellspannung V2 ist, der Ablauf in Schritt S6 mit „Nein“ fortgesetzt, und es wird bestimmt, dass entweder das eingangsseitige Schutzschalterelement (erstes Schalterelement) oder das ausgangsseitige Schutzschalterelement (zweites Schalterelement) der Phase N einen Unterbrechungsfehlzustand aufweist (Schritt S7). Es wird zum Beispiel bestimmt, dass eines der Schalterelemente 20A und 24A der Spannungswandlungseinheit 4A für N = 1 einen Unterbrechungsfehlzustand aufweist.
  • Wenn die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S5 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung mindestens die Schwellspannung V2 ist, dann wird in Schritt S6 der Ablauf mit „Ja“ fortgesetzt, und die Verarbeitung in Schritt S8 wird durchgeführt. In Schritt S8 wird in einem Zustand, in welchem das eingangsseitige Schutzschalterelement (erstes Schalterelement) der Spannungswandlungseinheit der Phase N eingeschaltet und ihr ausgangsseitiges Schutzschalterelement (zweites Schalterelement) ausgeschaltet sind, der Spannungswandlungsbetrieb nur für die Phase N durchgeführt. Zum Beispiel wird beim ersten Mal, wenn N = 1 ist, der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheit 4A in einem Zustand durchgeführt, in welchem das Schalterelement 20A eingeschaltet, das Schalterelement 24A ausgeschaltet und die Spannungswandlungseinheit 4B deaktiviert sind. Auch zu diesem Zeitpunkt wird der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheit 4A mit einem Tastverhältnis durchgeführt, bei welchem die Spannung V1 (zum Beispiel 14V), die höher als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 12V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 ist, an den individuellen Ausgangspfad 52A ausgegeben wird, wenn beide Schalterelemente 20A und 24A leitend sind.
  • Dann wird bestimmt, ob die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S8 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung mindestens die Schwellspannung V2 ist oder nicht (Schritt S9). Da beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S8 das ausgangsseitige Schutzschalterelement (zweites Schalterelement) der Phase N ausgeschaltet ist, sollte, wenn dieses Schalterelement ordnungsgemäß ausgeschaltet ist, die am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung in etwa so groß wie die Ausgangsspannung des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 sein, das heißt niedriger als die Schwellspannung V2. Demgemäß wird, wenn die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S8 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung mindestens die Schwellspannung V2 ist, der Ablauf in Schritt S9 mit „Ja“ fortgesetzt, und es wird bestimmt, dass das ausgangsseitige Schutzschalterelement (zweite Schalterelement) der Phase N einen Kurzschlussfehlzustand aufweist (Schritt S10). Es wird zum Beispiel bestimmt, dass das eingangsseitige Schalterelement 24A der Spannungswandlungseinheit 4A für N = 1 einen Kurzschlussfehlzustand aufweist.
  • Wenn die beim Spannungswandlungsbetrieb des Schritts S8 am ausgangsseitigen Leitungspfad 72 anliegende Spannung kleiner als die Schwellspannung V2 ist, dann wird der Ablauf in Schritt S9 mit „Nein“ fortgesetzt, und es wird bestimmt, dass das eingangsseitige und das ausgangsseitige Schutzschalterelement der Phase N der Spannungswandlungseinheit intakt sind (Schritt S11). Es wird zum Beispiel bestimmt, dass beide Schalterelemente 20A und 24A für N = 1 intakt sind.
  • Nach Schritt S11 wird bestimmt, ob N die maximale Phasenanzahl Nmax („2“ im Beispiel der 1) erreicht hat oder nicht (Schritt S12), und wenn N die maximale Phasenanzahl Nmax nicht erreicht hat, dann wird der Ablauf in Schritt S12 mit „Nein“ fortgesetzt, wobei N um 1 inkrementiert (Schritt S13) und der Ablauf ab Schritt S2 mit dem neuen N erneut durchgeführt wird. Wenn zum Beispiel N im Schritt S13 2 ist, dann kehrt der Ablauf zu Schritt S2 zurück, und die Spannungswandlungseinheit 4B der zweiten Phase wird dem Ablauf der Schritte S2 bis S12 unterzogen. Wenn dann der Ablauf der Schritte S2 bis S12 für alle Phasen vollendet ist und in Schritt S12 bestimmt wird, dass N schließlich Nmax erreicht hat, dann ist die Testverarbeitung der 2 abgeschlossen.
  • Bei der vorliegenden Ausgestaltung entspricht die Steuereinheit 2, welche die Verarbeitung der 2 ausführt, einem Beispiel für eine Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit und dient dazu, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, mindestens eine Wandlungseinheit zu identifizieren, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist.
  • Bei der in 2 gezeigten Testverarbeitung stellt die Steuereinheit 2, wenn bestimmt wurde, dass ein Schutzschalterelement einer beliebigen Wandlungseinheit abnormal ist, den Betrieb der Wandlungseinheit ein, von welcher bestimmt wurde, dass sie abnormal ist, und sie sendet vorbestimmte Abnormalitätsinformationen über die Kommunikationsschnittstelle 90 an das übergeordnete System. Dann veranlasst die Steuereinheit 2 alle verbleibenden Wandlungseinheiten (der mehreren Steuereinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden), die von der Wandlungseinheit verschieden sind, von welcher bestimmt wurde, dass sie abnormal ist, dazu, den Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Wenn zum Beispiel bei der Testverarbeitung der 2 bestimmt wurde, dass eines der Schalterelemente 20B und 24B, welche die Spannungswandlungseinheit 4B bilden, abnormal ist, und bestimmt wurde, dass die Schalterelemente 20A und 24A, welche die Spannungswandlungseinheit 4A bilden, normal sind, dann sendet die Steuereinheit 2 Informationen, welche angeben, dass die Spannungswandlungseinheit 4B abnormal ist, über die Kommunikationsschnittstelle 90 an das übergeordnete System. Dann nimmt die Mehrphasenwandlungseinheit 4 einen Betrieb derart wieder auf, dass der Betrieb der Spannungswandlungseinheit 4B, von welcher bestimmt wurde, dass sie abnormal ist, eingestellt wird und nur die verbleibende Wandlungseinheit 4A, die von der Spannungswandlungseinheit 4B verschieden ist, den Spannungswandlungsbetrieb durchführt. Es sei darauf hingewiesen, dass, wenn von beiden Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B bestimmt wird, dass sie abnormal sind, die Mehrphasenwandlungseinheit 4 selbst deaktiviert wird.
  • In der vorliegenden Ausgestaltung entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Betrieb-Steuereinheit und dient dazu, wenn eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten (der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden), die von der durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, den Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Außerdem entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Benachrichtigungseinheit und dient dazu, eine Benachrichtigung nach außen zu überbringen, wenn ein Teil des Spannungswandlungsbetriebs der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B durch die Betrieb-Steuereinheit eingeschränkt ist.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Gleichstromwandler 1 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung für jede Phase mit einem individuellen Schutzschalterelement versehen, und daher nimmt das Schutzschalterelement, wenn eine Abnormalität in einer Phase aufgetreten ist, auf einfache Weise angemessenen Schutz vor. Da insbesondere jede der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B sowohl auf der Eingangs- als auch auf der Ausgangsseite mit den Schutzschalterelementen versehen ist, ist es möglich, den eingangsseitigen individuellen Eingangspfad wie auch den ausgangsseitigen individuellen Ausgangspfad in den AUS-Zustand umzuschalten, um die Spannungswandlungseinheit zu schützen. Demgemäß ergibt sich eine Anordnung, bei welcher es möglich ist, sowohl einen Schutzbetrieb durchzuführen, der verhindert, dass ein elektrischer Strom von der Eingangsseite zu einer Spannungswandlungseinheit fließt, als auch einen Schutzbetrieb, der verhindert, dass ein elektrischer Strom von der Ausgangsseite zu der Spannungswandlungseinheit zurückfließt.
  • Weiterhin ist der Gleichstromwandler 1 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung mit einer Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit versehen, welche dazu eingerichtet ist, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, eine Wandlungseinheit zu identifizieren, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist. Demgemäß ist es möglich, eine Wandlungseinheit zu identifizieren, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist. Die Betrieb-Steuereinheit ist dazu eingerichtet, wenn eine Wandlungseinheit identifiziert wurde, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der identifizierten Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, den Betrieb unter Verwendung der verbleibenden Wandlungseinheit fortzusetzen und dabei den Bereich zu schützen, in welchem ein Schutzschalterelement abnormal ist. Es ist insbesondere möglich, zu verhindern, dass ein abnormales Schutzschalterelement fortgesetzt verwendet wird, und somit wird eine Lage vermieden, in welcher ein Schutzschalterelement einer Phase, welches während des Spannungswandlungsbetriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 ausgeschaltet werden muss, aufgrund eines Versagens nicht ausgeschaltet werden kann.
  • Insbesondere wenn eine Wandlungseinheit identifiziert wurde, bei welcher mindestens eines der eingangsseitigen und/oder ausgangsseitigen Schutzschalterelemente abnormal ist, ist es möglich, den identifizierten Bereich zu deaktivieren und den Betrieb unter Verwendung der verbleibenden Wandlungseinheit(en) fortzusetzen. Hierbei wird/werden unter den mehreren Wandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, nur die Wandlungseinheit(en) verwendet, bei welcher/welchen weder auf der Eingangs- noch auf der Ausgangsseite eine Abnormalität aufgetreten ist, und die zu verwendende(n) Wandlungseinheit(en) wird/werden auf einfache und zuverlässige Weise sowohl auf der Eingangs- als auch der Ausgangsseite einem Schutzbetrieb unterzogen, wenn Schutz benötigt wird.
  • Weiterhin ist die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit dazu eingerichtet, mindestens wenn der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, alle Wandlungseinheiten zu identifizieren, bei welchen ein Schutzschalterelement abnormal ist, wobei die mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, als Erkennungsziel dienen. Gemäß dieser Ausgestaltung kann ein Bereich, in welchem ein Schutzschalterelement abnormal ist, nach Umschalten des Zündschalters von AUS zu EIN rascher in einem früheren Stadium nach der Aktivierung identifiziert werden.
  • Weiterhin ist der Gleichstromwandler 1 gemäß der vorliegenden Ausgestaltung mit einer Deaktivierungssteuereinheit versehen, und daher ist es, wenn eine Abnormalität während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist, möglich, alle Spannungswandlungseinheiten vorübergehend zu deaktivieren, um raschen Schutz vorzunehmen. Insbesondere ist die Deaktivierungssteuereinheit dazu eingerichtet, eine Steuerung derart durchzuführen, dass, wenn die Erkennungseinheit erkennt, dass während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist, die Schutzschalterelemente aller Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B in den AUS-Zustand umgeschaltet werden. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es, selbst wenn ein Fehlzustand wie etwa ein Kurzschluss in einem Ansteuerschalterelement einer beliebigen Spannungswandlungseinheit aufgetreten ist, möglich, die Spannungswandlungseinheiten durch Ausschalten der Schutzschalterelemente, welche in den jeweiligen Spannungswandlungseinheiten bereitgestellt sind, zuverlässig zu deaktivieren.
  • Die vorliegende Ausgestaltung ist derart, dass, wenn eine Abnormalität beim Betrieb der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist, die Deaktivierungssteuereinheit alle Spannungswandlungseinheiten deaktiviert und die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit dann einen Abnormalitätsbereich identifiziert. Die Identifizierung des Abnormalitätsbereichs wird somit in einem Zustand durchgeführt, in welchem die Mehrphasenwandlungseinheit 4 besser geschützt ist. Außerdem ist die Betrieb-Steuereinheit dazu eingerichtet, wenn ein Abnormalitätsbereich durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifiziert wurde, alle verbleibenden Wandlungseinheiten (der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden), die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Demgemäß ist es möglich, den Betrieb unter Verwendung der verbleibenden Wandlungseinheit fortzusetzen und dabei den Abnormalitätsbereich zuverlässig deaktiviert zu halten, um ihn zu schützen.
  • Bei dem Gleichstromwandler 1 mit der vorliegenden Ausgestaltung ist der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 (die Stromspeichereinheit) mit dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 verbunden. Gemäß dieser Ausgestaltung wird, selbst wenn eine Abnormalität während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist und alle Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B vorübergehend deaktiviert sind, weiterhin eine Spannung von dem sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitt 62 (der Stromspeichereinheit) an den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 ausgegeben. Daher wird eine Ausgestaltung erzielt, bei welcher, wenn eine Abnormalität während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist, alle Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B deaktiviert werden können und die Versorgung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 mit Strom selbst dann fortgesetzt werden kann, wenn sie deaktiviert sind.
  • Der Gleichstromwandler 1 mit der vorliegenden Ausgestaltung ist mit einer Benachrichtigungseinheit versehen, welche dazu eingerichtet ist, eine Benachrichtigung nach außen zu überbringen, wenn ein Teil des Spannungswandlungsbetriebs der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B durch die Betrieb-Steuereinheit eingeschränkt ist. Gemäß dieser Ausgestaltung kann, wenn ein Teil des Spannungswandlungsbetriebs der mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B eingeschränkt ist, eine externe Einrichtung die Lage erkennen und eine Verarbeitung durchführen, die der Einschränkung entspricht.
  • Andere Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die anhand der vorstehenden Beschreibung und der Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt, und der technische Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst zum Beispiel auch die folgenden Ausführungsformen.
    • (1) Die konkreten Beispiele des primärseitigen Stromversorgungsabschnitts 61 und des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich Beispiele, und die Art der elektrischen Speichermittel und die erzeugten Spannungen können abweichen, ohne auf die vorstehend beschriebenen Beispiele eingeschränkt zu sein.
    • (2) Im Beispiel der 1 sind der Stromerzeuger, die Lasten und dergleichen, welche mit dem eingangsseitigen Leitungspfad und dem ausgangsseitigen Leitungspfad verbunden sind, weggelassen, es können jedoch mit dem eingangsseitigen Leitungspfad und dem ausgangsseitigen Leitungspfad jeweils diverse Einrichtungen und elektrische Elemente verbunden sein.
    • (3) In Ausführungsform 1 ist eine Ausgestaltung als Beispiel gezeigt, bei welcher die Schalterelemente 6A und 6B auf der Low-Seite bereitgestellt sind, es ist jedoch auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher diese Elemente durch Dioden ersetzt sind.
    • (4) Die in 1 gezeigte Steuereinheit 2 kann außerdem dazu eingerichtet sein, bestimmen zu können, ob ein elektrischer Strom über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 in einer ersten Richtung von der Seite der Mehrphasenwandlungseinheit 4 zur Seite des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 oder in einer zweiten Richtung von der Seite des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 zur Seite der Mehrphasenwandlungseinheit 4 fließt. Die Steuereinheit 2 kann außerdem dazu eingerichtet sein, wenn erkannt wurde, dass der elektrische Strom über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 in der vorstehend beschriebenen „zweiten Richtung“ fließt (das heißt, wenn bestimmt wurde, dass die Richtung des elektrischen Stroms einen Rückstrom darstellt), beide Schutzschalterelemente 24A und 24B in den AUS-Zustand umzuschalten. Alternativ kann die Steuereinheit 2 außerdem dazu eingerichtet sein, wenn erkannt wurde, dass der elektrische Strom über den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 in der vorstehend beschriebenen „zweiten Richtung“ fließt, alle Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B vorübergehend zu deaktivieren und dann die Wandlungseinheiten einzeln zu aktivieren, um eine abnormale Wandlungseinheit zu identifizieren. Die Steuereinheit 2 kann außerdem dazu eingerichtet sein, wenn eine abnormale Wandlungseinheit identifiziert wurde, den Betrieb so wieder aufzunehmen, dass nur die verbleibende(n) Wandlungseinheit(en), die von der abnormalen Wandlungseinheit verschieden ist/sind, einen Spannungswandlungsbetrieb durchführt/durchführen.
    • (5) In Ausführungsform 1 ist ein Gleichstromwandler 1 mit einer zweiphasigen Struktur gezeigt, bei welchem zwei Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B parallel zueinander verbunden sind, es kann jedoch auch ein Gleichstromwandler 1 mit einer Struktur mit drei oder mehr Phasen, bei welchem drei oder mehr Spannungswandlungseinheiten parallel zueinander verbunden sind, verwendet werden. Zum Beispiel kann, wie in 3 gezeigt ist, ein Gleichstromwandler 201 mit einer Struktur mit vier Ebenen verwendet werden. Der Gleichstromwandler 201 der 3 unterscheidet sich von dem Gleichstromwandler 1 der 1 insofern, dass zusätzlich zu den Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D parallel zueinander verbunden sind. Andere Merkmale sind die gleichen wie jene des Gleichstromwandlers 1 der 1. Die Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D weisen die gleiche Struktur auf wie die Spannungswandlungseinheiten 4A bzw. 4B.
    • (6) In Ausführungsform 1 deaktiviert die Steuereinheit 2, die der Deaktivierungssteuereinheit entspricht, wenn eine Abnormalität beim Betrieb der Mehrphasenwandlungseinheit 4 aufgetreten ist, alle Spannungswandlungseinheiten, und dann identifiziert die Steuereinheit 2, die der Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit entspricht, eine abnormale Wandlungseinheit unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, die Steuereinheit 2, die der Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit entspricht, kann jedoch auch dazu eingerichtet sein, eine Gruppe zu identifizieren, die eine abnormale Wandlungseinheit umfasst. Nachfolgend wird ein Beispiel davon beschrieben.
  • Wenn zum Beispiel bei dem in 3 gezeigten Gleichstromwandler 201 ein Überstrom oder eine Überspannung wie vorstehend beschrieben in dem ausgangsseitigen Leitungspfad 72 auftritt, das heißt, wenn der Zustand Io > It oder Vo > Vt vorliegt, dann deaktiviert die Steuereinheit 2, die der Deaktivierungssteuereinheit entspricht, alle Spannungswandlungseinheiten 4A, 4B, 4C und 4D vorübergehend und führt eine Verarbeitung zur Identifizierung eines Abnormalitätsbereichs durch. Bei dieser Identifizierungsverarbeitung führt die Steuereinheit 2 zuerst eine erste Steuerung durch, die dazu dient, eine Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B dazu zu veranlassen, den Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen, und den Spannungswandlungsbetrieb einer Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D zu deaktivieren. Bei dieser ersten Steuerung wird, wenn ein Überstrom oder eine Überspannung im ausgangsseitigen Leitungspfad 72 auftritt, das heißt, wenn der Zustand Io > It oder Vo > Vt vorliegt, die Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B als „Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit“ identifiziert. Wenn dagegen bei der ersten Steuerung weder ein Überstrom noch eine Überspannung im ausgangsseitigen Leitungspfad 72 auftritt, dann wird die Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B als „Gruppe aus ausschließlich normalen Wandlungseinheiten“ identifiziert.
  • Dann führt die Steuereinheit 2 nach der ersten Steuerung eine zweite Steuerung durch, die dazu dient, den Spannungswandlungsbetrieb der Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B zu deaktivieren und die Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D dazu zu veranlassen, den Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen. Bei dieser zweiten Steuerung wird, wenn ein Überstrom oder eine Überspannung im ausgangsseitigen Leitungspfad 72 auftritt, das heißt, wenn der Zustand Io > It oder Vo > Vt vorliegt, die Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D als „Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit“ identifiziert. Wenn dagegen bei der zweiten Steuerung weder ein Überstrom noch eine Überspannung im ausgangsseitigen Leitungspfad 72 auftritt, dann wird die Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D als „Gruppe aus ausschließlich normalen Wandlungseinheiten“ identifiziert. Die Steuereinheit 2 identifiziert die „Gruppe, die eine abnormale Wandlungseinheit umfasst“ und nimmt dann den Spannungswandlungsbetrieb der Mehrphasenwandlungseinheit 4 derart wieder auf, dass alle verbleibenden Steuereinheiten, die von der „Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit“ verschieden sind, den Spannungswandlungsbetrieb durchführen.
  • Bei dieser Ausgestaltung entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit und dient dazu, nach Deaktivierung aller Spannungswandlungseinheiten durch die Deaktivierungssteuereinheit unter den mehreren Wandlungseinheiten 4A, 4B, 4C und 4D, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, eine „Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit“ zu identifizieren. Außerdem entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Betrieb-Steuereinheit und dient dazu, wenn die „Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit“ durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifiziert wurde, die verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der „Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit“ verschieden sind, welche durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifiziert wurde, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen, wobei die verbleibenden Wandlungseinheiten in den mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A, 4B, 4C und 4D umfasst sind, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden.
    • (7) In Ausführungsform 1 wird bei der Testverarbeitung der 2 eine „Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ identifiziert, es kann jedoch eine „Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ identifiziert werden. Im Speziellen ist es möglich, eine Testverarbeitung auf die folgende Weise durchzuführen.
  • Beim Durchführen einer Testverarbeitung des Gleichstromwandlers 201, wie in 3 gezeigt, wird zum Beispiel ein erster Testbetrieb zuerst ausgeführt. Bei diesem ersten Testbetrieb wird der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der ersten und zweiten Phase in einem Zustand durchgeführt, in welchem beide eingangsseitigen Schutzschalterelemente (die gleichen Elemente wie die in 1 gezeigten Schutzschalterelemente 20A und 20B) der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B ausgeschaltet sind und ihre beide ausgangsseitigen Schutzschalterelemente (die gleichen Elemente wie die in 1 gezeigten Schutzschalterelemente 24A und 24B) eingeschaltet sind. Zu diesem Zeitpunkt wird der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B mit einem Tastverhältnis durchgeführt, bei welchem die Spannung V1 (zum Beispiel 14 V), die höher als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 12 V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 ist, an den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 ausgegeben wird, wenn alle Schutzschalterelemente (die gleichen Elemente wie die in 1 gezeigten Schalterelemente 20A, 20B, 24A und 24B) leitend sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D der dritten und vierten Phase deaktiviert sind und alle ihre Schutzschalterelemente ausgeschaltet sind. Wenn, wie vorstehend beschrieben ist, die Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 beim Spannungswandlungsbetrieb mindestens die Schwellspannung V2 beträgt, wird bestimmt, dass manche der eingangsseitigen Schutzschalterelemente der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B einen Kurzschlussfehlzustand aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass die „Schwellspannung V2“ einen Wert aufweist, der größer als die Ausgangsspannung (zum Beispiel 12 V) des sekundärseitigen Stromversorgungsabschnitts 62 und kleiner als die vorstehend beschriebene Spannung V1 (die bei dem vorstehend beschriebenen Spannungswandlungsbetrieb an den ausgangsseitigen Leitungspfad 72 auszugebende Spannung, wenn alle Schutzschalterelemente der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B leitend sind) ist.
  • Dann wird ein zweiter Testbetrieb ausgeführt. Bei diesem zweiten Testbetrieb wird der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der ersten und zweiten Phase in einem Zustand durchgeführt, in welchem beide eingangsseitigen Schutzschalterelemente der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B eingeschaltet sind und ihre beiden ausgangsseitigen Schutzschalterelemente ausgeschaltet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D der dritten und vierten Phase deaktiviert sind und alle ihre Schutzschalterelemente ausgeschaltet sind. Das Festlegen eines Tastverhältnisses beim zweiten Testbetrieb ist auf die gleiche Weise eingerichtet, wie beim ersten Testbetrieb, und eine Schwellspannung wird auf die gleiche Spannung festgelegt wie beim ersten Testbetrieb. Demgemäß wird, wenn die Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 beim Spannungswandlungsbetrieb mindestens die Schwellspannung V2 beträgt, bestimmt, dass manche der ausgangsseitigen Schutzschalterelemente der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B einen Kurzschlussfehlzustand aufweisen.
  • Dann wird ein dritter Testbetrieb ausgeführt. Bei diesem dritten Testbetrieb wird der Spannungswandlungsbetrieb der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der ersten und zweiten Phase in einem Zustand durchgeführt, in welchem alle eingangs- und ausgangsseitigen Schutzschalterelemente der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B eingeschaltet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D der dritten und vierten Phase deaktiviert sind und alle ihre Schutzschalterelemente ausgeschaltet sind. Das Festlegen eines Tastverhältnisses beim dritten Testbetrieb ist auf die gleiche Weise eingerichtet, wie beim ersten Testbetrieb, und eine Schwellspannung wird auf die gleiche Spannung festgelegt wie beim ersten Testbetrieb. Demgemäß wird, wenn die Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 beim Spannungswandlungsbetrieb kleiner als die Schwellspannung ist, bestimmt, dass manche der Schutzschalterelemente der Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B einen Unterbrechungsfehlzustand aufweisen.
  • Als Ergebnis einer derartigen Bestimmung wird, wenn ein Kurzschlussfehlzustand oder ein Unterbrechungsfehlzustand erkannt wurde, bestimmt, dass die Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der ersten und zweiten Phase eine „Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ sind, und wenn weder ein Kurzschlussfehlzustand noch ein Unterbrechungsfehlzustand erkannt wurde, wird bestimmt, dass die Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der ersten und zweiten Phase eine „Gruppe aus normalen Wandlungseinheiten“ sind. Auf diese Weise ist es möglich, zu bestimmen, ob die Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der ersten und zweiten Phase eine „Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ ist oder nicht. Dadurch, dass die Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D der dritten und vierten Phase dem vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Testbetrieb auf gleiche Weise unterzogen werden, ist es außerdem möglich, zu bestimmen, ob die Gruppe aus den Spannungswandlungseinheiten 4C und 4D der dritten und vierten Phase eine „Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ ist oder nicht. In diesem Beispiel entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit und dient dazu, eine „Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ zu identifizieren.
  • Außerdem entspricht die Steuereinheit 2 einem Beispiel für eine Betrieb-Steuereinheit und dient dazu, die Mehrphasenwandlungseinheit 4 derart zu betrieben, dass, wenn eine „Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit identifiziert wurde, die verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der „Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“, welche durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifiziert wurde, verschieden sind, Spannungswandlungsbetrieb durchführen, wobei die verbleibenden Wandlungseinheiten von den mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A, 4B, 4C und 4D umfasst sind, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden.
    • (8) Ausführungsform 1 weist eine Ausgestaltung auf, bei welcher die in 2 gezeigte Testverarbeitung jedes Mal ausgeführt wird, wenn das Zündsignal von einem AUS-Signal zu einem EIN-Signal wechselt, die Testverarbeitung kann jedoch auch zu einem anderen Zeitpunkt ausgeführt werden. Die in 2 gezeigte Testverarbeitung kann außerdem zu einem Zeitpunkt ausgeführt werden, zu welchem während des normalen Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit 4 eine Abnormalität wie etwa ein Überstrom, eine Überspannung, ein Rückstrom oder eine Überhitzung in der Mehrphasenwandlungseinheit 4 auftritt.
    • (9) In Ausführungsform 1 wird, wenn der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, eine „Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ in einem Ablauf erkannt, wie er in 2 gezeigt ist, wobei die mehreren Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B, welche die Mehrphasenwandlungseinheit 4 bilden, als Erkennungsziel dienen, es ist jedoch auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher eine als Erkennungsziel dienende Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer als Erkennungsziel dienenden Wandlungseinheit bei jedem Umschalten des Zündschalters von AUS zu EIN gewechselt wird. Zum Beispiel wird zu einem Zeitpunkt, zu welchem der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, die Verarbeitung von Schritt S2 bis S11 der 2 ausgeführt, wobei nur eine Spannungswandlungseinheit 4A als Testziel dient, und in den Schritten S4, S7 und S10 wird, wenn bestimmt wird, dass eine Abnormalität vorliegt, der Betrieb der Spannungswandlungseinheit 4A eingestellt und nur die Spannungswandlungseinheit 4B betrieben, und in Schritt 11 werden dann, wenn bestimmt wird, dass die Wandlungseinheit normal ist, beide Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B betrieben.
  • Dann wird zu einem Zeitpunkt, zu welchem der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, die Verarbeitung von Schritt S2 bis S11 der 2 ausgeführt, wobei nur die Spannungswandlungseinheit 4B anstelle der zuvor getesteten Spannungswandlungseinheit 4A als Testziel dient. In den Schritten S4, S7 und S10 wird, wenn bestimmt wird, dass eine Abnormalität vorliegt, der Betrieb der Spannungswandlungseinheit 4B eingestellt und, wenn im vorhergehenden Test von der Spannungswandlungseinheit 4A bestimmt wurde, dass sie normal ist, dann wird die Spannungswandlungseinheit 4A betrieben, um eine Spannungswandlung auszuführen. Wenn im vorhergehenden Test von der Spannungswandlungseinheit 4A bestimmt wurde, dass sie abnormal ist, dann wird die Mehrphasenwandlungseinheit 4 selbst deaktiviert. Im Gegensatz dazu werden in Schritt S11, wenn bestimmt wird, dass die Spannungswandlungseinheit 4A normal ist, beide Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B betrieben, wenn im vorhergehenden Test bestimmt wurde, dass die Spannungswandlungseinheit 4A normal ist. Wenn im vorhergehenden Test bestimmt wurde, dass die Spannungswandlungseinheit 4A abnormal ist, dann wird die Spannungswandlungseinheit 4A deaktiviert gehalten und nur die Spannungswandlungseinheit 4B betrieben.
  • Dann wird zu einem Zeitpunkt, zu welchem der Zündschalter das nächste Mal von AUS zu EIN umgeschaltet wird, die Verarbeitung von Schritt S2 bis S11 der 2 ausgeführt, wobei nur die Spannungswandlungseinheit 4A anstelle der zuvor getesteten Spannungswandlungseinheit 4B als Testziel dient. Demgemäß dient bei jedem Umschalten des Zündschalters von AUS zu EIN eine andere Wandlungseinheit als Testziel für den Test, ob eine „Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist“ vorliegt.
  • Hierdurch ist es möglich, eine Überprüfungszeit in Verbindung mit einem einzelnen EIN-Schaltvorgang des Zündschalters zu verringern. Da es weiterhin möglich ist, mehrere Spannungswandlungseinheiten bei mehreren EIN-Schaltvorgängen des Zündschalters erschöpfend zu überprüfen, ist es möglich eine Lage zu verhindern, in welcher eine Spannungswandlungseinheit lange nicht überprüft wird.
    • (10) Bei der Ausgestaltung der Ausführungsform 1 kann außerdem eine Stromspeicherzustandserkennungseinheit bereitgestellt sein, die dazu dient, zu erkennen, dass sich der sekundärseitige Stromspeicherabschnitt 62 (die Stromspeichereinheit) in einem vorbestimmten Normalzustand befindet. Die Stromspeicherzustandserkennungseinheit kann auch durch die Steuereinheit 2 realisiert sein, und es kann auch ein separater Batteriesensor oder dergleichen bereitgestellt sein.
  • Eine Ausgestaltung ist zum Beispiel derart, dass die Steuereinheit 2 als Stromspeicherzustandserkennungseinheit dient und dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, dass sich der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 (die Stromspeichereinheit) im vorbestimmten Normalzustand befindet, wenn eine Spannung des ausgangsseitigen Leitungspfads 72 zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Mehrphasenwandlungseinheit 4 deaktiviert ist, gleich groß wie oder größer als eine vorbestimmte Spannung ist, oder andernfalls zu bestimmen, dass sich der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 (die Stromspeichereinheit) in einem abnormalen Zustand befindet. Wenn bei einer derartigen Ausgestaltung ein Überstrom oder eine Überspannung beim Normalbetrieb der Mehrphasenwandlungseinheit 4 erkannt wurde, das heißt, wenn der Zustand Io > It oder Vo > Vt vorliegt, ist es ausreichend, dass alle Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der Mehrphasenwandlungseinheit 4 deaktiviert werden, und dann die vorstehend beschriebene Verarbeitung zur Identifizierung einer „abnormalen Wandlungseinheit“ nur ausgeführt wird, wenn bestimmt wird, dass sich der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 (die Stromspeichereinheit) im vorbestimmten Normalzustand befindet.
  • Demgemäß ist es bei einer Ausgestaltung, bei welcher alle Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit deaktiviert werden, wenn sich die Stromspeichereinheit im vorbestimmten Normalzustand befindet, möglich, zuverlässig zu verhindern, dass die Versorgung des ausgangsseitigen Leitungspfads mit Strom aufgrund einer Abnormalität in der Stromspeichereinheit unterbrochen wird, wenn die Mehrphasenwandlungseinheit deaktiviert wird.
  • Alternativ ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei welcher der Normalbetrieb der Mehrphasenwandlungseinheit 4 nur dann ausgeführt wird, wenn bestimmt wurde, dass sich der sekundärseitige Stromversorgungsabschnitt 62 (die Stromspeichereinheit) im „vorbestimmten Normalzustand“ befindet. Selbst wenn alle Spannungswandlungseinheiten 4A und 4B der Mehrphasenwandlungseinheit 4 nach Erkennen eines Überstroms oder einer Überspannung beim Normalbetrieb der Mehrphasenwandlungseinheit 4 deaktiviert werden, ist bei einer derartigen Ausgestaltung die Wahrscheinlichkeit, mit welcher der ausgangsseitige Leitungspfad mit Strom aus der Stromspeichereinheit versorgt wird, hoch.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 201
    Gleichstromwandler
    2
    Steuereinheit (Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit, Betrieb-Steuereinheit, Erkennungseinheit, Deaktivierungssteuereinheit, Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit, Stromspeicherzustandserkennungseinheit, Benachrichtigungseinheit)
    4
    Mehrphasenwandlungseinheit
    4A, 4B, 4C, 4D
    Spannungswandlungseinheit
    5A, 5B, 6A, 6B
    Ansteuerschalterelement
    19A, 19B
    Wandlungsbetrieb-Abschnitt
    20A, 20B
    Schalterelement (Schutzschalterelement)
    24A, 24B
    Schalterelement (Schutzschalterelement)
    42A, 42B, 42C, 42D
    individueller Eingangspfad (individueller Leitungspfad)
    52A, 52B, 52C, 52D
    individueller Ausgangspfad (individueller Leitungspfad)
    62
    sekundärseitiger Stromversorgungsabschnitt (Stromspeichereinheit)
    71
    eingangsseitiger Leitungspfad
    72
    ausgangsseitiger Leitungspfad

Claims (9)

  1. Gleichstromwandler, umfassend: eine Mehrphasenwandlungseinheit, welche mit mehreren Spannungswandlungseinheiten versehen ist, welche zwischen einem eingangsseitigen Leitungspfad und einem ausgangsseitigen Leitungspfad angeordnet sind, wobei jede Spannungswandlungseinheit einen mit dem eingangsseitigen Leitungspfad verbundenen individuellen Eingangspfad, einen Wandlungsbetrieb-Abschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, eine an den individuellen Eingangspfad eingegebene Spannung mittels eines Ein-/Ausschaltvorgangs eines Ansteuerschalterelements zu wandeln, und einen individuellen Ausgangspfad aufweist, welcher als Ausgangspfad für die durch den Wandlungsbetrieb-Abschnitt gewandelte Spannung dient, und jede Spannungswandlungseinheit mit einem Schutzschalterelement in dem individuellen Eingangspfad und/oder dem individuellen Ausgangspfad versehen ist, welches dazu eingerichtet ist, den entsprechenden individuellen Eingangs- oder Ausgangspfad zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umzuschalten; eine Erkennungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens während eines Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit zu erkennen, dass eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit aufgetreten ist; eine Deaktivierungssteuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, alle Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit zu deaktivieren, wenn durch die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit das Auftreten einer Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit erkannt wird; eine Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens nachdem alle der Spannungswandlungseinheiten durch die Deaktivierungssteuereinheit deaktiviert wurden, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit zu identifizieren; und eine Betrieb-Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, wenn durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen.
  2. Gleichstromwandler, umfassend: eine Mehrphasenwandlungseinheit, welche mit mehreren Spannungswandlungseinheiten versehen ist, welche zwischen einem eingangsseitigen Leitungspfad und einem ausgangsseitigen Leitungspfad angeordnet sind, wobei jede Spannungswandlungseinheit einen mit dem eingangsseitigen Leitungspfad verbundenen individuellen Eingangspfad, einen Wandlungsbetrieb-Abschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, eine an den individuellen Eingangspfad eingegebene Spannung mittels eines Ein-/Ausschaltvorgangs eines Ansteuerschalterelements zu wandeln, und einen individuellen Ausgangspfad aufweist, welcher als Ausgangspfad für die durch den Wandlungsbetrieb-Abschnitt gewandelte Spannung dient, und jede Spannungswandlungseinheit mit einem Schutzschalterelement in dem individuellen Eingangspfad und/oder dem individuellen Ausgangspfad versehen ist, welches dazu eingerichtet ist, den entsprechenden individuellen Eingangs- oder Ausgangspfad zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umzuschalten; eine Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, und/oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, zu identifizieren; und eine Betrieb-Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, wenn durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen.
  3. Gleichstromwandler nach Anspruch 2, wobei jede Spannungswandlereinheit der Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, mit Schutzschalterelementen in ihrem individuellen Eingangspfad und ihrem individuellen Ausgangspfad versehen ist und die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit dazu eingerichtet ist, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine Wandlungseinheit, bei welcher mindestens eines der Schutzschalterelemente abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher mindestens eines der Schutzschalterelemente abnormal ist, zu identifizieren.
  4. Gleichstromwandler nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit dazu eingerichtet ist, mindestens wenn ein Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, oder eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, zu identifizieren, wobei eine echte oder unechte Teilmenge der mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, als Erkennungsziel dient.
  5. Gleichstromwandler nach Anspruch 4, wobei die Schutzabnormalitätsidentifizierungseinheit dazu eingerichtet ist, wenn der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, eine Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, bzw. eine Gruppe mit einer Wandlungseinheit, bei welcher ein Schutzschalterelement abnormal ist, zu erkennen, wobei eine Teilmenge der mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, als Erkennungsziel dient, und dazu eingerichtet ist, jedes Mal, wenn der Zündschalter von AUS zu EIN umgeschaltet wird, die als Erkennungsziel dienende Wandlungseinheit bzw. die Gruppe mit einer als Erkennungsziel dienenden Wandlungseinheit zu wechseln.
  6. Gleichstromwandler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, umfassend: eine Erkennungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens während eines Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit zu erkennen, dass eine Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit aufgetreten ist; eine Deaktivierungssteuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, alle Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit zu deaktivieren, wenn durch die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit das Auftreten einer Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit erkannt wird; und eine Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, mindestens nachdem alle der Spannungswandlungseinheiten durch die Deaktivierungssteuereinheit deaktiviert wurden, unter den mehreren Spannungswandlungseinheiten, welche die Mehrphasenwandlungseinheit bilden, eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit zu identifizieren; wobei die Betrieb-Steuereinheit dazu eingerichtet ist, wenn durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit eine abnormale Wandlungseinheit oder eine Gruppe mit einer abnormalen Wandlungseinheit identifiziert wird, alle verbleibenden Wandlungseinheiten, die von der durch die Ansteuerabnormalitätsidentifizierungseinheit identifizierten Wandlungseinheit bzw. Gruppe mit der Wandlungseinheit verschieden sind, dazu zu veranlassen, einen Spannungswandlungsbetrieb durchzuführen.
  7. Gleichstromwandler nach Anspruch 1 bis 6, wobei die Deaktivierungssteuereinheit dazu eingerichtet ist, derart eine Steuerung durchzuführen, dass, wenn durch die Erkennungseinheit während des Betriebs der Mehrphasenwandlungseinheit das Auftreten einer Abnormalität in der Mehrphasenwandlungseinheit erkannt wird, die jeweiligen Schutzschalterelemente, welche in allen der Spannungswandlungseinheiten bereitgestellt sind, in einen AUS-Zustand umgeschaltet werden.
  8. Gleichstromwandler nach einem der Ansprüche 1, 6 und 7, wobei eine Stromspeichereinheit mit dem ausgangsseitigen Leitungspfad verbunden ist.
  9. Gleichstromwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend: eine Benachrichtigungseinheit, welche dazu eingerichtet ist, eine Benachrichtigung nach außen zu übermitteln, wenn mindestens eine der Spannungswandlungseinheiten der Mehrphasenwandlungseinheit durch die Betrieb-Steuereinheit eingeschränkt ist.
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