JP2015215287A - 電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁を確保しつつ、電圧検出精度を向上させることができる電圧検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】変換回路１１１ａは、分圧回路１１０から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号に変換して出力する。絶縁回路１１１ｂは、変換回路１１１ａから入力されるパルス信号を制御回路１２に絶縁して出力する。絶縁回路１１１ｂによって、コンバータ回路１０の出力電圧に関する情報を制御回路１２に絶縁して伝えることができる。そのため、従来のように、絶縁を確保するために、分圧回路１１０に数ＭΩの高抵抗体を用いる必要がない。従って、分圧回路１１０を、抵抗値の低い抵抗によって構成することができる。その結果、抵抗値がばらついても、分圧された電圧が大きく変動してしまうことはない。これにより、絶縁を確保しつつ、電圧検出精度を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、第１グランドを基準として動作する第１電子装置の電圧に関する情報を、第１グランドと絶縁された第２グランドを基準として動作する第２電子装置に絶縁して伝える電圧検出装置に関する。

従来、第１グランドを基準として動作する第１電子装置の電圧に関する情報を、第１グランドと絶縁された第２グランドを基準として動作する第２電子装置に絶縁して伝える電圧検出装置を有する装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている電力変換システムがある。

この電力変換システムは、コンバータ回路と、分圧回路と、差動増幅回路と、マイクロコンピュータと、インタフェース回路とを備えている。

コンバータ回路は、高圧系グランドを基準として動作し、高電圧バッテリの電圧を昇圧して出力する回路である。コンバータ回路は、高圧系グランドと絶縁された低圧系グランドを基準として動作するマイクロコンピュータによって制御される。

分圧回路は、コンバータ回路の電力入力端及び電力出力端に接続され、コンバータ回路の入出力電圧を絶縁して分圧する回路である。分圧回路は、高抵抗体と、低抵抗体とを備えている。高抵抗体は、抵抗値が数ＭΩの抵抗である。高抵抗体は、複数の抵抗を直列接続して構成されている。一方、低抵抗体は、抵抗値が数ｋΩの抵抗である。分圧回路に数ＭΩの高抵抗体を用いることで、絶縁を確実に保つことができる。しかも、複数の抵抗を直列接続して高抵抗体を構成することで、絶縁距離を長くすることができ、絶縁をより確実に保つことができる。

差動増幅回路は、分圧回路に接続され、分圧回路から入力される電圧を差動増幅する回路である。マイクロコンピュータは、差動増幅回路に接続され、低圧系グランドを基準として動作し、差動増幅回路から入力されるコンバータ回路の入出力電圧に関する情報に基づいて、ソフトウェアによってコンバータ回路を制御するための制御信号を生成し出力する。インタフェース回路は、マイクロコンピュータ及びコンバータ回路に接続され、マイクロコンピュータから入力される制御信号をコンバータ回路に絶縁して出力する。コンバータ回路は、インタフェース回路から入力される制御信号に基づいて動作し、高電圧バッテリの電圧を昇圧して出力する。

ここで、コンバータ回路及びマイクロコンピュータが電力変換回路及び制御回路に、高圧系グランド及び低圧系グランドが第１グランド及び第２グランドに相当する。

特開２０１３−０３８８９４号公報

前述した電力変換システムでは、分圧回路は、数ＭΩの高抵抗体と数ｋΩの低抵抗体を直列接続して構成されている。抵抗の抵抗値には、ばらつきがある。抵抗値が大きい程、ばらつきの大きさも大きくなる。そのため、高抵抗体の抵抗値のばらつきによって、分圧された電圧が大きく変動してしまう。これでは、分圧された電圧に基づいて処理をする場合、誤った処理をしてしまう可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、絶縁を確保しつつ、電圧検出精度を向上させることができる電圧検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、第１グランドを基準として動作する第１電子装置の電圧を分圧して出力する直列された抵抗からなる分圧回路と、分圧回路に接続され、分圧回路から入力される電圧を処理して、第１グランドと絶縁された第２グランドを基準として動作する第２電子装置に出力する処理回路と、を備え、第１電子装置の電圧に関する情報を第２電子装置に絶縁して伝える電圧検出装置において、処理回路は、分圧回路に接続され、分圧回路から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値に変換して出力する変換回路と、変換回路に接続され、変換回路から入力されるパルス信号又はデジタル値を第２電子装置に絶縁して出力する第１絶縁回路と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、変換回路が、分圧回路から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値に変換して出力する。そして、第１絶縁回路が、変換回路から入力されるパルス信号又はデジタル値を第２電子装置に絶縁して出力する。第１絶縁回路によって、第１電子装置の電圧に関する情報を第２電子装置に絶縁して伝えることができる。そのため、従来のように、絶縁を確保するために、分圧回路に数ＭΩの高抵抗体を用いる必要がない。分圧回路を、抵抗値の低い抵抗によって構成することができる。そのため、抵抗値がばらついても、分圧された電圧が大きく変動してしまうことはない。従って、絶縁を確保しつつ、電圧検出精度を向上させることができる。

第１実施形態における電力変換装置の回路図である。 第２実施形態における電力変換装置の回路図である。 第３実施形態における電力変換装置の回路図である。 第３実施形態における電力変換装置の電圧検出回路の動作を説明するためのグラフである。 第３実施形態の変形形態における電圧検出回路の動作説明するためのグラフである。 第４実施形態における電力変換装置の回路図である。 第４実施形態における電力変換装置の電圧検出回路の動作を説明するためのグラフである。 第４実施形態の変形形態における電圧検出回路の動作を説明するためのグラフである。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る電圧検出装置を、車両に搭載された高電圧バッテリから供給される電力を変換して出力する、電力変換装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の電力変換装置の構成について説明する。

図１に示す電力変換装置１は、ハイブリッド車両に搭載され、高電圧バッテリＢから供給される直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換して負荷（図略）に供給する装置である。電力変換装置１は、コンバータ回路１０（第１電子装置）と、電圧検出回路１１（電圧検出装置）と、制御回路１２（第２電子装置）と、絶縁回路１３とを備えている。

コンバータ回路１０は、高圧系グランドＧ１（第１グランド）を基準として動作し、高電圧バッテリＢから供給される直流電力を電圧の異なる直流電力に変換して負荷に供給する回路である。コンバータ回路１０は、高圧系グランドＧ１と絶縁された低圧系グランドＧ２（第２グランド）を基準として動作する制御回路１２によって制御される。コンバータ回路１０の一方の電力入力端は高電圧バッテリＢの正極端に、他方の電力入力端は高電圧バッテリＢの負極端に接続されるとともに高圧系グランドＧ１に接続されている。また、一方の電力出力端は負荷の正極端に、他方の電力出力端は負荷の負極端に接続されている。他方の電力出力端は、コンバータ回路１０内で他方の電力入力端に接続されており、この他方の電力入力端を介して高圧系グランドＧ１に接続されている。

電圧検出回路１１は、コンバータ回路１０を制御する際に必要とされるコンバータ回路１０の出力電圧を検出し、その出力電圧に関する情報を制御回路１２に絶縁して出力する回路である。電圧検出回路１１は、分圧回路１１０と、処理回路１１１とを備えている。

分圧回路１１０は、コンバータ回路１０の出力電圧を分圧して出力する回路である。分圧回路１１０は、数百ｋΩの抵抗１１０ａと、数ｋΩの抵抗１１０ｂとを備えている。コンバータ回路１０の出力電圧に関する情報は、後述する絶縁回路１１１ｂによって絶縁が確保されるため、従来のように、分圧回路１１０に、数ＭΩの高抵抗体を用いる必要がない。抵抗１１０ａ、１１０ｂは直列接続されている。抵抗１１０ａの一端はコンバータ回路１０の一方の電力出力端に、抵抗１１０ｂの一端は高圧系グランドＧ１に接続されている。また、抵抗１１０ａ、１１０ｂの直列接続点は、処理回路１１１に接続されている。

処理回路１１１は、分圧回路１１０から入力される電圧を処理するとともに制御回路１２に絶縁して出力する回路である。処理回路１１１は、変換回路１１１ａと、絶縁回路１１１ｂ（第１絶縁回路）とを備えている。

変換回路１１１ａは、分圧回路１１０から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号に変換して出力する回路である。具体的には、分圧回路１１０から入力される電圧を、その電圧に応じたデューティ比の一定周波数のパルス信号に変換して出力する。変換回路１１１ａの入力端は抵抗１１０ａ、１１０ｂの直列接続点に、出力端は絶縁回路１１１ｂに接続されている。

絶縁回路１１１ｂは、変換回路１１１ａから入力されるパルス信号を制御回路１２に絶縁して出力する回路である。具体的には、フォトカプラ等の絶縁素子である。絶縁回路１１１ｂの入力端は変換回路１１１ａの出力端に、出力端は制御回路１２に接続されている。

制御回路１２は、低圧系グランドＧ２を基準として動作し、処理回路１１から入力されるコンバータ回路１０の出力電圧に関する情報、及び、その他の情報に基づいてコンバータ回路１０を制御する回路である。具体的には、コンバータ回路１０の出力電圧に関する情報、及び、その他の情報に基づいてコンバータ回路１０を制御するための制御信号を生成し出力する。制御回路１２の入力端は絶縁回路１１１ｂの出力端に、出力端は絶縁回路１３に接続されている。

絶縁回路１３は、制御回路１２から入力されるコンバータ回路１０を制御するための制御信号をコンバータ回路１０に絶縁して出力する回路である。具体的には、フォトカプラ等の絶縁素子である。絶縁回路１３の入力端は制御回路１２の出力端に、出力端はコンバータ回路１０の入力端に接続されている。

次に、図１を参照して第１実施形態の電力変換装置の動作について説明する。

図１に示す分圧回路１１０は、コンバータ回路１０の出力電圧を分圧して出力する。分圧回路１１０は、数百ｋΩの抵抗１１０ａと、数ｋΩの抵抗１１０ｂとによって構成されている。絶縁回路１１１ｂがあるため、従来のように、高抵抗体を用いなくても絶縁は確保される。抵抗値がばらついても、分圧された電圧が、従来のように大きく変動してしまうことはない。従って、絶縁を確保しつつ、電圧検出精度を向上させることができる。

変換回路１１１ａは、分圧回路１１０から入力される電圧を、その電圧に応じたデューティ比の一定周波数のパルス信号に変換して出力する。そして、絶縁回路１１１ｂは、変換回路１１１ａから入力されるパルス信号を制御回路１２に絶縁して出力する。

制御回路１２は、絶縁回路１１１ｂから入力されるコンバータ回路１０の出力電圧に関する情報、及び、その他の情報に基づいてコンバータ回路１０を制御するための制御信号を生成し出力する。そして、絶縁回路１３は、制御回路１２から入力される制御信号をコンバータ回路１０に絶縁して出力する。

コンバータ回路１０は、絶縁回路１３から入力される制御信号に基づいて動作し、高電圧バッテリＢから供給される直流電力を電圧の異なる直流電力に変換して負荷に供給する。

次に、第１実施形態の電力変換装置の効果について説明する。

第１実施形態によれば、処理回路１１１は、変換回路１１１ａと、絶縁回路１１１ｂとを備えている。変換回路１１１ａは、分圧回路１１０に接続され、分圧回路１１０から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号に変換して出力する。そして、絶縁回路１１１ｂは、変換回路１１１ａに接続され、変換回路１１１ａから入力されるパルス信号を制御回路１２に絶縁して出力する。絶縁回路１１１ｂによって、コンバータ回路１０の出力電圧に関する情報を制御回路１２に絶縁して伝えることができる。そのため、従来のように、絶縁を確保するために、分圧回路１１０に数ＭΩの高抵抗体を用いる必要がない。従って、分圧回路１１０を、抵抗値の低い抵抗によって構成することができる。その結果、抵抗値がばらついても、分圧された電圧が大きく変動してしまうことはない。これにより、絶縁を確保しつつ、電圧検出精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電力変換装置について説明する。第２実施形態の電力変換装置は、第１実施形態の電力変換装置に対して、電圧検出回路でコンバータ回路の出力電圧の異常の有無を判定するようにしたものである。

まず、図２を参照して第２実施形態の電力変換装置の構成について説明する。

図２に示す電力変換装置２は、コンバータ回路２０（第１電子装置）と、電圧検出回路２１（電圧検出装置）と、制御回路２２（第２電子装置）と、絶縁回路２３とを備えている。

コンバータ回路２０は、第１実施形態のコンバータ回路１０と同一のものであり、同一構成である。

電圧検出回路２１は、コンバータ回路２０を制御する際に必要とされるコンバータ回路２０の出力電圧を検出し、その出力電圧に関する情報を制御回路２２に絶縁して出力する回路である。また、コンバータ回路２０の出力電圧の異常の有無を判定し、その判定結果に関する情報を制御回路２２に絶縁して出力する回路でもある。電圧検出回路２１は、分圧回路２１０と、処理回路２１１とを備えている。

分圧回路２１０は、コンバータ回路２０の出力電圧を分圧して出力する回路であり、抵抗２１０ａ、２１０ｂを備えている。抵抗２１０ａ、２１０ｂは、第１実施形態の抵抗１１０ａ、１１０ｂと同一のものであり、同一構成である。

処理回路２１１は、分圧回路２１０から入力される電圧を処理するとともに制御回路２２に絶縁して出力する回路であり、変換回路２１１ａと、絶縁回路２１１ｂ（第１絶縁回路）と、異常判定回路２１１ｃと、絶縁回路２１１ｄ（第２絶縁回路）とを備えている。

変換回路２１１ａ及び絶縁回路２１１ｂは、第１実施形態の変換回路１１１ａ及び絶縁回路１１１ｂと同一のものであり、同一構成である。

異常判定回路２１１ｃは、分圧回路２１０から入力される電圧に基づいてコンバータ回路２０の出力電圧の異常の有無を判定し、その判定結果に応じたパルス幅のパルス信号を出力する回路である。具体的には、分圧回路２１０から入力される電圧を閾値Ｖｔｈと比較して、比較結果に基づいて異常の有無を判定し、その判定結果に応じたパルス幅のパルス信号を出力する。より具体的には、分圧回路２１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈ以下である場合、コンバータ回路２０の出力電圧は正常であると判定し、パルス信号を出力しない。一方、分圧回路２１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路２０の出力電圧は異常であると判定し、その判定結果に応じたデューティ比の一定周波数のパルス信号を出力する。ここで、閾値Ｖｔｈは、コンバータ回路２０の出力電圧の異常の有無を判定するための基準となるものである。分圧回路２１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路２０の出力電圧が高く、異常であると判定する。異常判定回路２１１ｃの入力端は抵抗２１０ａ、２１０ｂの直列接続点に、出力端は絶縁回路２１１ｄに接続されている。

絶縁回路２１１ｄは、異常判定回路２１１ｃから入力されるパルス信号を制御回路２２に絶縁して出力する回路である。具体的には、フォトカプラ等の絶縁素子である。絶縁回路２１１ｄの入力端は異常判定回路２１１ｃの出力端に、出力端は制御回路２２に接続されている。

制御回路２２は、低圧系グランドＧ２を基準として動作し、絶縁回路２１１ｂから入力されるコンバータ回路２０の出力電圧に関する情報、絶縁回路２１１ｄから入力されるコンバータ回路２０の出力電圧の異常の有無に関する情報、及び、その他の情報に基づいてコンバータ回路２０を制御する回路である。具体的には、コンバータ回路２０の出力電圧に関する情報、出力電圧の異常の有無に関する情報、及び、その他の情報に基づいてコンバータ回路２０を制御するための制御信号を生成し出力する。より具体的には、コンバータ回路２０の出力電圧が正常である場合、出力電圧に関する情報、及び、その他の情報に基づいて制御信号を生成し出力する。しかし、コンバータ回路２０の出力電圧が異常である場合、制御信号を出力しない。つまり、コンバータ回路２０を停止させる。制御回路２２の一方の入力端は絶縁回路２１１ｂの出力端に、他方の入力端は絶縁回路２１１ｄの出力端に、出力端は絶縁回路２３に接続されている。

絶縁回路２３は、第１実施形態の絶縁回路１３と同一のものであり、同一構成である。

次に、図２を参照して第１実施形態の電力変換装置の動作について説明する。

図２に示す分圧回路２１０は、コンバータ回路２０の出力電圧を分圧して出力する。

変換回路２１１ａは、分圧回路２１０から入力される電圧を、その電圧に応じたデューティ比の一定周波数のパルス信号に変換して出力する。そして、絶縁回路２１１ｂは、変換回路２１１ａから入力されるパルス信号を制御回路２２に絶縁して出力する。

一方、異常判定回路２１１ｃは、分圧回路２１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路２０の出力電圧は異常であると判定し、その判定結果に応じたデューティ比の一定周波数のパルス信号を出力する。しかし、分圧回路２１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈ以下である場合、コンバータ回路２０の出力電圧は正常であると判定し、パルス信号を出力しない。

制御回路２２は、コンバータ回路２０の出力電圧が正常である場合、出力電圧に関する情報、及び、その他の情報に基づいて制御信号を生成し出力する。しかし、コンバータ回路２０の出力電圧が異常である場合、制御信号を出力しない。つまり、コンバータ回路２０を停止させる。

絶縁回路２３は、制御回路２２から入力されるコンバータ回路２０を制御するための制御信号をコンバータ回路２０に絶縁して出力する。

コンバータ回路２０は、絶縁回路２３から入力される制御信号に基づいて動作し、高電圧バッテリＢから供給される直流電力を電圧の異なる直流電力に変換して負荷に供給するする。

次に、第２実施形態の電力変換装置の効果について説明する。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

従来のように、分圧回路２１０を、数ＭΩの高抵抗体と、数ｋΩの低抵抗体で構成していた場合、高抵抗体の抵抗値のばらつきによって分圧された電圧が大きく変動してしまう。そのため、このような分圧回路から入力される電圧に基づいて異常の有無を判定する場合、誤判定しないように、高抵抗体の抵抗値のばらつきによる電圧の大きな変動を考慮して閾値Ｖｔｈを設定しなければならない。従って、異常判定精度を向上させることが困難であった。しかし、第２実施形態によれば、分圧回路２１０は、従来に比べ、抵抗値の低い抵抗によって構成されている。そのため、抵抗値がばらついても、分圧された電圧が大きく変動してしまうことはない。従って、閾値Ｖｔｈをより適切に設定することができる。しかも、処理回路２１１は、異常判定回路２１１ｃと、絶縁回路２１１ｄとを備えている。異常判定回路２１１ｃは、分圧回路２１０に接続され、分圧回路２１０から入力される電圧に基づいて異常の有無を判定し、その判定結果を出力する。そして、絶縁回路２１１ｄは、異常判定回路２１１ｃに接続され、異常判定回路２１１ｃから入力される判定結果を制御回路２２に絶縁して出力する。そのため、異常判定精度を向上させ、判定結果を絶縁して制御回路２２に伝えることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の電力変換装置について説明する。第３実施形態の電力変換装置は、第２実施形態の電力変換装置に対して、変換回路及びそれに対する絶縁回路が、異常判定回路及びそれに対する絶縁回路を兼ねるようにしたものである。

まず、図３を参照して第３実施形態の電力変換装置の構成について説明する。

図３に示す電力変換装置３は、コンバータ回路３０（第１電子装置）と、電圧検出回路３１（電圧検出装置）と、制御回路３２（第２電子装置）と、絶縁回路３３とを備えている。

コンバータ回路３０は、第２実施形態のコンバータ回路２０と同一のものであり、同一構成である。

電圧検出回路３１は、第２実施形態の電圧検出回路２１とは内部構成が一部異なるもの、第２実施形態の電圧検出回路２１と同一機能を有する回路である。電圧検出回路３１は、分圧回路３１０と、処理回路３１１とを備えている。

分圧回路３１０は、コンバータ回路３０の出力電圧を分圧して出力する回路であり、抵抗３１０ａ、３１０ｂを備えている。抵抗３１０ａ、３１０ｂは、第２実施形態の抵抗２１０ａ、２１０ｂと同一のものであり、同一構成である。

処理回路３１１は、第２実施形態の処理回路２１１とは内部構成が一部異なるもの、第２実施形態の処理回路２１１と同一機能を有する回路である。処理回路３１１は、変換回路３１１ａ（変換回路、異常判定回路）と、絶縁回路３１１ｂ（第１絶縁回路、第２絶縁回路）とを備えている。

変換回路３１１ａは、第２実施形態の変換回路３１１ａと同一機能を有する回路である。また、第２実施形態の異常判定回路２１１ｃを兼ねており、第２実施形態の異常判定回路２１１ｃと同一機能を有する回路でもある。変換回路３１１ａは、分圧回路３１０から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号に変換するとともに、その電圧に基づいて異常の有無を判定し、分圧回路３１０から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号にその判定結果を合成して出力する。具体的には、図４に示すように、分圧回路３１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈ以下である場合、コンバータ回路３０の出力電圧は正常であると自ら判定し、その電圧に応じたデューティ比Ｄ１〜Ｄ２（０＜Ｄ１＜Ｄ２）の一定周波数のパルス信号を出力する。一方、分圧回路３１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路３０の出力電圧が異常であると自ら判定し、正常であると判定した場合において出力されることがないデューティ比Ｄ３（Ｄ２＜Ｄ３）の一定周波数のパルス信号を出力する。変換回路３１１ａの入力端は抵抗３１０ａ、３１０ｂの直列接続点に、出力端は絶縁回路３１１ｂに接続されている。

絶縁回路３１１ｂは、第２実施形態の絶縁回路２１１ｂと同一機能を有する回路である。また、第２実施形態の絶縁回路２１１ｄを兼ねており、第２実施形態の絶縁回路２１１ｄと同一機能を有する回路でもある。絶縁回路３１１ｂは、変換回路３１１ａから入力される合成された分圧回路３１０から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号と判定結果を、制御回路３２に絶縁して出力する。具体的には、変換回路３１１ａから入力されるパルス信号を制御回路３２に絶縁して出力する。絶縁回路３１１ｂの入力端は変換回路３１１ａの出力端に、出力端は制御回路３２に接続されている。

制御回路３２は、低圧系グランドＧ２を基準として動作し、絶縁回路３１１ｂから入力される合成された分圧回路３１０から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号と判定結果から、コンバータ回路３０の出力電圧に関する情報及び出力電圧の異常の有無に関する情報を求め、これらの情報とその他の情報に基づいてコンバータ回路３０を制御する回路である。具体的には、求めたコンバータ回路３０の出力電圧に関する情報及び出力電圧の異常の有無に関する情報、並びに、その他の情報に基づいてコンバータ回路３０を制御するための制御信号を生成し出力する。より具体的には、コンバータ回路３０の出力電圧が正常である場合、出力電圧に関する情報及びその他の情報に基づいて制御信号を生成し出力する。しかし、コンバータ回路３０の出力電圧が異常である場合、制御信号を出力しない。つまり、コンバータ回路３０を停止させる。制御回路３２の入力端は絶縁回路３１１ｂの出力端に、出力端は絶縁回路３３に接続されている。

絶縁回路３３は、第２実施形態の絶縁回路２３と同一のものであり、同一構成である。

次に、図３及び図４を参照して、第３実施形態の電力変換装置の動作について説明する。

図３に示す分圧回路３１０は、コンバータ回路３０の出力電圧を分圧して出力する。

変換回路３１１ａは、図４に示すように、分圧回路３１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈ以下である場合、コンバータ回路３０の出力電圧は正常であると自ら判定し、その電圧に応じたデューティ比Ｄ１〜Ｄ２（０＜Ｄ１＜Ｄ２）の一定周波数のパルス信号を出力する。一方、分圧回路３１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路３０の出力電圧が異常であると自ら判定し、正常であると判定した場合において出力されることがないデューティ比Ｄ３（Ｄ２＜Ｄ３）の一定周波数のパルス信号を出力する。そして、図３に示す絶縁回路３１１ｂは、変換回路３１１ａから入力されるパルス信号を制御回路３２に絶縁して出力する。

制御回路３２は、絶縁回路３１１ｂから入力されるパルス信号からコンバータ回路３０の出力電圧に関する情報及び出力電圧の異常の有無に関する情報を求める。そして、コンバータ回路３０の出力電圧が正常である場合、出力電圧に関する情報及びその他の情報に基づいて制御信号を生成し出力する。しかし、コンバータ回路３０の出力電圧が異常である場合、制御信号を出力しない。つまり、コンバータ回路３０を停止させる。

絶縁回路３３は、制御回路３２から入力されるコンバータ回路３０を制御するための制御信号をコンバータ回路３０に絶縁して出力する。

コンバータ回路３０は、絶縁回路３３から入力される制御信号に基づいて動作し、高電圧バッテリＢから供給される直流電力を電圧の異なる直流電力に変換して負荷に供給する。

次に、第３実施形態の電力変換装置の効果について説明する。

第３実施形態によれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

第３実施形態によれば、変換回路３１１ａは、第２実施形態の異常判定回路２１１ｃを兼ねており、分圧回路３１０から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号に変換するとともに、閾値Ｖｔｈと比較して比較結果に基づいて異常の有無を判定する。そして、分圧回路３１０から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号にその判定結果を合成して出力する。一方、絶縁回路３１１ｂは、第２実施形態の絶縁回路２１１ｄを兼ねており、変換回路３１１ａから入力される合成された分圧回路から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号判定結果を、制御回路３２に絶縁して出力する。そのため、第２実施形態の電圧検出回路と同一の機能を有しながら、第２実施形態の電圧検出回路に比べ構成を簡素化することができる。従って、電力変換装置３を小型化するとともに、コストを抑えることができる。

第３実施形態によれば、変換回路３１１ａは、自らの判定結果が正常を示すものである場合には、分圧回路３１０から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号を出力し、自らの判定結果が異常を示すものである場合には、正常であると判定した場合において出力されることがないパルス幅のパルス信号を出力する。そのため、コンバータ回路３０の出力電圧に関する情報と出力電圧の判定結果に関する情報を、区別できる状態で確実に合成することができる。従って、変換回路３１１ａで、第２実施形態の異常判定回路２１１ｃを兼ねることができ、電力変換装置３を確実に簡素化することができる。

なお、第３実施形態では、図４に示すように、分圧回路３１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、変換回路３１１ａが、コンバータ回路３０の出力電圧が異常であると判定し、出力電圧が正常であると判定した場合において出力されることがないデューティ比Ｄ２より大きいデューティ比Ｄ３のパルス信号を出力する例を挙げているが、これに限られるものではない。図５に示すように、この場合、出力電圧が正常であると判定した場合において出力されることがないデューティ比Ｄ１より小さいデューティ比Ｄ４のパルス信号を出力するようにしてもよい。出力電圧が正常であると判定した場合において出力されることがないパルス幅のパルス信号を出力するようにすればよい。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の電力変換装置について説明する。第４実施形態の電力変換装置は、第３実施形態の電力変換装置に対して、コンバータ回路から入力される自らの異常の有無の判定結果を合成する合成回路を追加したものである。

まず、図６を参照して第４実施形態の電力変換装置の構成について説明する。

図６に示す電力変換装置４は、コンバータ回路４０（第１電子装置）と、電圧検出回路４１（電圧検出装置）と、制御回路４２（第２電子装置）とを備えている。

コンバータ回路４０は、第３実施形態のコンバータ回路３０と同一のものであり、同一構成である。

電圧検出回路４１は、コンバータ回路４０を制御する際に必要とされるコンバータ回路４０の出力電圧を検出し、その出力電圧に関する情報を制御回路４２に絶縁して出力する回路である。また、コンバータ回路４０の出力電圧の異常の有無を判定し、その判定結果に関する情報を制御回路４２に絶縁して出力する回路でもある。さらに、コンバータ回路４０が判定した自らの異常に関する情報を制御回路４２に絶縁して出力する回路でもある。電圧検出回路４１は、分圧回路４１０と、処理回路４１１とを備えている。

分圧回路４１０は、コンバータ回路４０の出力電圧を分圧して出力する回路であり、抵抗４１０ａ、４１０ｂを備えている。抵抗４１０ａ、４１０ｂは、第３実施形態の抵抗３１０ａ、３１０ｂと同一のものであり、同一構成である。

処理回路４１１は、分圧回路４１０から入力される電圧を処理するとともに、コンバータ回路４０から入力される異常に関する情報を制御回路４２に絶縁して出力する回路であり、変換回路４１１ａ（変換回路、異常判定回路）と、絶縁回路４１１ｂ（第１絶縁回路、第２絶縁回路）と、絶縁回路４１１ｅ（第３絶縁回路）と、合成回路４１１ｆとを備えている。

変換回路４１１ａ及び絶縁回路４１１ｂは、第３実施形態の変換回路３１１ａ及び絶縁回路３１１ｂと同一のものであり、同一構成である。

絶縁回路４１１ｅは、コンバータ回路４０から入力される自らの異常の有無の判定結果を絶縁して出力する回路である。具体的には、フォトカプラ等の絶縁素子である。絶縁回路４１１ｅの入力端はコンバータ回路４０の判定結果出力端に、出力端は合成回路４１１ｆに接続されている。

合成回路４１１ｆは、絶縁回路４１１ｂから入力される合成された分圧回路から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号と判定結果に、さらに、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果を合成して出力する回路である。具体的には、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が正常を示すものである場合には、絶縁回路４１１ｂからの入力をそのまま出力する。一方、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が異常を示すものである場合には、絶縁回路４１１ｂから入力されることがないパルス幅のパルス信号を出力する。より具体的には、図７に示すように、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が、コンバータ回路４０が正常であることを示すものである場合において、分圧回路４１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈ以下である場合、コンバータ回路４０の出力電圧は正常であると判定し、その電圧に応じたデューティ比Ｄ１〜Ｄ２（０＜Ｄ１＜Ｄ２）の一定周波数のパルス信号を出力する。絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が、コンバータ回路４０が正常であることを示すものである場合において、分圧回路４１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路４０の出力電圧が異常であると判定し、出力電圧が正常であると判定した場合において出力されることがないデューティ比Ｄ３（Ｄ２＜Ｄ３）の一定周波数のパルス信号を出力する。一方、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が、コンバータ回路４０が異常であることを示すものである場合、分圧回路４１０から入力される電圧の大きさに係わらず、コンバータ回路４０が正常である場合には出力されることがないデューティ比Ｄ５（０＜Ｄ５＜Ｄ１）の一定周波数のパルス信号を出力する。合成回路４１１ｆの一方の入力端は絶縁回路４１１ｂの出力端に、他方の入力端は絶縁回路４１１ｅの出力端に、出力端は制御回路４２に接続されている。

制御回路４２は、低圧系グランドＧ２を基準として動作し、合成回路４１１ｆから入力される合成された分圧回路４１０から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号と変換回路４１１ａの判定結果とコンバータ回路４０の判定結果から、コンバータ回路４０の出力電圧に関する情報、出力電圧の異常の有無に関する情報及びコンバータ回路４０の異常の有無に関する情報を求め、これらの情報とその他の情報に基づいてコンバータ回路４０を制御する回路である。具体的には、求めたコンバータ回路４０の出力電圧に関する情報、出力電圧の異常の有無に関する情報及びコンバータ回路４０の異常の有無に関する情報、並びに、その他の情報に基づいてコンバータ回路４０を制御するための制御信号を生成し出力する。より具体的には、コンバータ回路４０の出力電圧が正常であり、かつ、コンバータ回路４０自体も正常である場合、コンバータ回路４０の出力電圧に関する情報及びその他の情報に基づいて制御信号を生成し出力する。しかし、コンバータ回路４０の出力電圧が異常、又は、コンバータ回路４０自体が異常である場合、制御信号を出力しない。つまり、コンバータ回路４０を停止させる。制御回路４２の入力端は合成回路４１１ｆの出力端に、出力端は絶縁回路４３に接続されている。

絶縁回路４３は、第３実施形態の絶縁回路３３と同一のものであり、同一構成である。

次に、図６及び図７を参照して、第４実施形態の電力変換装置の動作について説明する。

図６に示す分圧回路４１０は、コンバータ回路４０の出力電圧を分圧して出力する。

変換回路４１１ａは、分圧回路４１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈ以下である場合、コンバータ回路４０の出力電圧は正常であると自ら判定し、その電圧に応じたデューティ比Ｄ１〜Ｄ２（０＜Ｄ１＜Ｄ２）の一定周波数のパルス信号を出力する。一方、分圧回路４１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路４０の出力電圧が異常であると自ら判定し、正常であると判定した場合において出力されることがないデューティ比Ｄ３（Ｄ２＜Ｄ３）の一定周波数のパルス信号を出力する。そして、絶縁回路４１１ｂは、変換回路４１１ａから入力されるパルス信号を合成回路４１１ｆに絶縁して出力する。

絶縁回路４１１ｅは、コンバータ回路４０から入力される自らの異常の有無の判定結果を絶縁して出力する。

合成回路４１１ｆは、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が、コンバータ回路４０が正常であることを示すものである場合において、分圧回路４１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈ以下である場合、コンバータ回路４０の出力電圧は正常であるため、その電圧に応じたデューティ比Ｄ１〜Ｄ２（０＜Ｄ１＜Ｄ２）の一定周波数のパルス信号を出力する。絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が、コンバータ回路４０が正常であることを示すものである場合において、分圧回路４１０から入力される電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合、コンバータ回路４０の出力電圧が異常であるため、出力電圧が正常であると判定した場合において出力されることがないデューティ比Ｄ３（Ｄ２＜Ｄ３）の一定周波数のパルス信号を出力する。一方、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が、コンバータ回路４０が異常であることを示すものである場合、分圧回路４１０から入力される電圧の大きさに係わらず、コンバータ回路４０が正常である場合には出力されることがないデューティ比Ｄ５（０＜Ｄ５＜Ｄ１）の一定周波数のパルス信号を出力する。

制御回路４２は、合成回路４１１ｆから入力されるパルス信号からコンバータ回路４０の出力電圧に関する情報、出力電圧の異常の有無に関する情報及びコンバータ回路４０の異常の有無に関する情報を求める。そして、コンバータ回路４０の出力電圧が正常であり、かつ、コンバータ回路４０自体も正常である場合、コンバータ回路４０の出力電圧に関する情報及びその他の情報に基づいて制御信号を生成し出力する。しかし、コンバータ回路４０の出力電圧が異常、又は、コンバータ回路４０自体が異常である場合、制御信号を出力しない。つまり、コンバータ回路４０を停止させる。

絶縁回路４３は、制御回路４２から入力されるコンバータ回路４０を制御するための制御信号をコンバータ回路４０に絶縁して出力する。

コンバータ回路４０は、絶縁回路４３から入力される制御信号に基づいて動作し、高電圧バッテリＢから供給される直流電力を電圧の異なる直流電力に変換して負荷に供給する。

次に、第４実施形態の電力変換装置の効果について説明する。

第４実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

第４実施形態によれば、処理回路４１１は、絶縁回路４１１ｅと、合成回路４１１ｆとを備えている。絶縁回路４１１ｅは、コンバータ回路４０に接続され、コンバータ回路４０から入力されるコンバータ回路４０の異常の有無の判定結果を絶縁して出力する。そして、合成回路４１１ｆは、絶縁回路４１１ｂ、４１１ｅに接続され、絶縁回路４１１ｂから入力される合成された分圧回路４１０から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号と判定結果に、さらに、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果を合成して出力する。そのため、コンバータ回路４０の異常に関する情報を、簡素な構成で制御回路４２に伝えることができる。従って、電力変換装置４を小型化するとともに、コストを抑えることができる。

第４実施形態によれば、合成回路４１１ｆは、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が正常を示すものである場合には、絶縁回路４１１ｂからの入力をそのまま出力する。一方、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が異常を示すものである場合には、絶縁回路４１１ｂから入力されることがないパルス幅のパルス信号を出力する。そのため、コンバータ回路４０の出力電圧に関する情報と出力電圧の判定結果に関する情報とコンバータ回路４０の異常に関する情報を、区別できる状態で確実に合成することができる。従って、電力変換装置４を確実に簡素化することができる。

なお、第４実施形態では、図７で示すように、絶縁回路４１１ｅから入力される判定結果が、コンバータ回路４０が異常であることを示すものである場合、合成回路４１１ｆが、コンバータ回路４０が正常である場合には出力されることがないデューティ比Ｄ１より小さいデューティ比Ｄ５のパルス信号を出力する例を挙げているが、これに限られるものではない。図８に示すように、コンバータ回路４０が正常であると場合には出力されることがないデューティ比Ｄ２より大きくデューティ比Ｄ３より小さいデューティ比Ｄ６（Ｄ２＜Ｄ６＜Ｄ３）のパルス信号を出力するようにしてもよい。コンバータ回路４０が正常である場合には出力されることがないパルス幅のパルス信号を出力するようにすればよい。

最後に、複数の実施形態に関連する変形形態について説明する。

第１〜第４実施形態では、処理回路が、分圧回路から入力される電圧をその電圧に応じたパルス幅のパルス信号に変換したり、分圧回路から入力される電圧に基づいてコンバータ回路の出力電圧の異常の有無を判定し、その判定結果に応じたパルス幅のパルス信号に変換したりする例を挙げているが、これに限られるものではない。その電圧やその判定結果に応じたパルス幅に相当するデジタル値に変換してもよい。つまり、その電圧やその判定結果に応じたデジタル値に変換してもよい。

また、第１〜第４実施形態では、電圧検出回路がコンバータ回路の出力電圧を検出する例を挙げているが、これに限られるものではない。制御回路が、コンバータ回路の入出力電圧に基づいてコンバータ回路を制御する場合において、コンバータ回路の入力電圧を検出する際にも同様の構成を用いることができる。

１・・・電力変換装置、１０・・・コンバータ回路（第1電子装置）、１１・・・・電圧検出回路（電圧検出装置）、１１０・・・分圧回路、１１０ａ、１１０ｂ・・・抵抗、１１１・・・処理回路、１１１ａ・・・変換回路、１１１ｂ・・・絶縁回路（第１絶縁回路）、１２・・・制御回路（第２電子装置）、１３・・・絶縁回路、Ｂ・・・高電圧バッテリ

Claims (6)

1. 第１グランドを基準として動作する第１電子装置の電圧を分圧して出力する直列された抵抗からなる分圧回路（１１０、２１０、３１０、４１０）と、
   前記分圧回路に接続され、前記分圧回路から入力される電圧を処理して、前記第１グランドと絶縁された第２グランドを基準として動作する第２電子装置に出力する処理回路（１１１、２１１、３１１、４１１）と、
   を備え、前記第１電子装置の電圧に関する情報を前記第２電子装置に絶縁して伝える電圧検出装置において、
   前記処理回路は、
   前記分圧回路に接続され、前記分圧回路から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値に変換して出力する変換回路（１１１ａ、２１１ａ、３１１ａ、４１１ａ）と、
   前記変換回路に接続され、前記変換回路から入力されるパルス信号又はデジタル値を前記第２電子装置に絶縁して出力する第１絶縁回路（１１１ｂ、２１１ｂ、３１１ｂ、４１１ｂ）と、
   を有することを特徴とする電圧検出装置。
2. 前記処理回路（２１１、３１１）は、
   前記分圧回路に接続され、前記分圧回路から入力される電圧に基づいて異常の有無を判定し、判定結果を出力する異常判定回路（２１１ｃ、３１１ａ）と、
   前記異常判定回路に接続され、前記異常判定回路から入力される判定結果を前記第２電子装置に絶縁して出力する第２絶縁回路（２１１ｄ、３１１ｂ）と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
3. 前記変換回路（３１１ａ）は、前記異常判定回路を兼ねており、前記分圧回路から入力される電圧を、その電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値に変換するとともに、その電圧に基づいて異常の有無を判定し、前記分圧回路から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値に判定結果を合成して出力し、
   前記第１絶縁回路（３１１ｂ）は、前記第２絶縁回路を兼ねており、前記変換回路から入力される合成された前記分圧回路から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値と判定結果を、前記第２電子装置に絶縁して出力することを特徴とする請求項２に記載の電圧検出装置。
4. 前記変換回路は、自らの判定結果が正常を示すものである場合には、前記分圧回路から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値を出力し、自らの判定結果が異常を示すものである場合には、正常であると判定した場合において出力されることがないパルス幅のパルス信号又はデジタル値を出力することを特徴とする請求項３に記載の電圧検出装置。
5. 前記第１電子装置に接続され、前記第１電子装置から入力される前記第１電子装置の異常の有無の判定結果を絶縁して出力する第３絶縁回路（４１１ｅ）と、
   前記第１絶縁回路及び前記第３絶縁回路に接続され、前記第１絶縁回路から入力される合成された前記分圧回路から入力される電圧に応じたパルス幅のパルス信号又はデジタル値と判定結果に、さらに、前記第３絶縁回路から入力される判定結果を合成して出力する合成回路（４１１ｆ）と、
   を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の電圧検出装置。
6. 前記合成回路は、前記第３絶縁回路から入力される判定結果が正常を示すものである場合には、前記第１絶縁回路からの入力をそのまま出力し、前記第３絶縁回路から入力される判定結果が異常を示すものである場合には、前記第１絶縁回路から入力されることがないパルス幅のパルス信号又はデジタル値を出力することを特徴とする請求項５に記載の電圧検出装置。

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