JP2011200078A - Dc/dcコンバータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DC/DCコンバータ14は直流電圧の昇圧及び降圧を行うための変圧部を備えている。変圧部は、オン、オフ制御されるスイッチング素子Q1,Q2と、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチングに伴い電流が流れ、かつコアを有するリアクトル18と、リアクトル18に流れる電流を検出する電流センサ19とを備えている。また、電流センサ19の検出信号及びバッテリ12の電圧に基づいてリアクトル18に流れる電流の大きさが閾値を超えないようにスイッチング素子Q1,Q2のデューティ比を変更する制御装置20を備えている。
【選択図】図1
Description
特許文献1では、リアクトルを含んで構成されたDC/DCコンバータにおいて、リアクトルのインダクタンスが予め定められた所定領域から外れた時にリアクトルの故障と検知することは開示されている。しかし、リアクトルのインダクタンスが低下した状態で支障なく、即ち少なくとも最低限度の機能を発揮する状態でDC/DCコンバータの駆動を継続することに関しては、何ら開示されていない。
図1に示すように、電源装置11は、直流電源としてのバッテリ12と、平滑用コンデンサ13と、DC/DCコンバータ14と、インバータ15と、平滑用コンデンサ16とを備えている。インバータ15は、バッテリ12の出力電圧より高い電圧で駆動される交流モータ17に接続されている。このような構成は、例えば、交流モータ17が電気自動車の走行用モータの場合に対応する。
リアクトル18は、一端がバッテリ12のプラス端子に接続され、他端が両スイッチング素子Q1,Q2の接続点に接続されている。
の間に設けられ、リアクトル18に流れる電流を検出して、その検出信号を制御装置20へ出力する。
バッテリ12を電源として交流モータ17を駆動する場合は、制御装置20は、DC/DCコンバータ14を昇圧コンバータとして機能させるようにスイッチング素子Q1及びスイッチング素子Q2を交互にオン・オフ制御する。また、交流モータ17を要求出力で駆動させるようにインバータ15を制御する。
一般にコアを有するリアクトルに流れる電流とインダクタンスとの関係は、図2に示すようになる。即ち、電流がある大きさI1になるまでは、インダクタンスは一定(L1)で、I1を超えると電流の増大に伴ってインダクタンスが低下し、電流がI2以上になるとインダクタンスは再び一定(L2)になる。インダクタンスがL2の状態はコアがない(空芯)状態と同じになる。そのため、リアクトル18は、流れる電流がI1以下で使用されるのが好ましい。
制御装置20は、ステップS3でインダクタンスが低下異常か否かを判断する。インダクタンスが低下異常か否かの判断は、予め試験等で求めてメモリに記憶されているインダクタンスの正常時におけるリアクトル18に流れる電流の最大値と最小値の差Ip−p、バッテリ電圧VB、スイッチング素子Q2のオン時間Tonと、インダクタンスLとの関係を示すマップに基づいて行われる。制御装置20は、例えば、ステップS2で推定されたインダクタンスLの値と、同じ条件において求められるインダクタンスの正常時におけるインダクタンスLの値とのズレ量が、予め設定された設定値より大きければ低下異常と判断する。
(1)DC/DCコンバータ14は、オン、オフ制御されることにより直流電圧の昇圧及び降圧の少なくとも一方を行うためのスイッチング素子Q1,Q2と、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチングに伴い電流が流れるリアクトル18と、リアクトル18に流れる電流を検出する電流センサ19とを備えている。また、電流センサ19の検出信号及びバッテリ12の電圧に基づいてリアクトル18に流れる電流の大きさが閾値を超えないようにスイッチング素子Q1,Q2のスイッチング時のオン時間を変更する制御装置20を備えている。したがって、リアクトル18の異常によりそのインダクタンスが低下した場合も、スイッチング素子Q2の損傷を防止するとともに支障のない範囲でDC/DCコンバータ14の駆動を継続することができる。また、インバータ15に過大な電流が供給されてインバータ15が故障することを防止することができる。
○ 制御装置20は、電流センサ19の検出信号及びバッテリ12の電圧に基づいてリアクトル18に流れる電流の大きさが閾値を超えないようにスイッチング素子Q1,Q2のデューティ比を変更する場合、直接デューティ比を変更する構成に限らない。例えば、DC/DCコンバータ14の出力をフィードバック制御(例えば、PI制御)する場合の比例ゲインや積分ゲインを変更することにより、スイッチング素子Q1,Q2のデューティ比を変更するようにしてもよい。
○ DC/DCコンバータ14は、車両に搭載されて使用される電源装置11に限らず、他の機器の電源装置に適用してもよい。
(1)請求項1に記載の発明において、前記制御手段は前記スイッチング素子のデューティ比を変更することにより前記オン時間を変更する。
(3)請求項1、請求項2、前記技術的思想(1)及び(2)のいずれか一項に記載の発明において、前記変圧部は、上アーム及び下アームを構成する直列接続された2個のスイッチング素子を有し、前記リアクトルは、一端が前記2個のスイッチング素子の接続点に接続され、他端が前記バッテリに接続されており、前記2個のスイッチング素子の直列回路が高圧側に接続された状態で双方向の昇降圧コンバータとして機能可能に構成されている。
Claims (2)
- 直流電圧の昇圧及び降圧の少なくとも一方を行うための変圧部を備えたDC/DCコンバータであって、
前記変圧部に備えられ、オン、オフ制御されることにより直流電圧の昇圧及び降圧の少なくとも一方を行うためのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のスイッチングに伴い電流が流れるリアクトルと、
前記リアクトルに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出信号及びバッテリの電圧に基づいて前記リアクトルに流れる電流の大きさが閾値を超えないように前記スイッチング素子のスイッチング時のオン時間を変更する制御手段と
を備えていることを特徴とするDC/DCコンバータ。 - 前記スイッチング素子のオン時間と該オン時間に前記電流検出手段から検出される電流値と該オン時間に前記リアクトルに掛かる電圧とに基づいて前記リアクトルのインダクタンス値を推定するインダクタンス値推定手段を有し、
前記制御手段は、前記スイッチング素子のオン時間と、前記インダクタンス値推定手段において推定された前記リアクトルのインダクタンス値と、前記オン時間に前記リアクトルに掛かる電圧とに基づいて前記リアクトルに流れる電流の大きさが閾値を超えないように前記スイッチング素子のスイッチング時のオン時間を変更することを備えていることを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータ。
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