JP2016052180A - Ｄｃ−ｄｃコンバータの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体の故障検出を誤検知なく短時間で確実に行うことが可能なＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置を提供する。
【解決手段】外部入力電圧が印加される昇圧回路２と、昇圧回路２に接続された半導体３とを有するＤＣ−ＤＣコンバータ１の故障検出装置であって、半導体３の故障を検出する検出手段４を有し、検出手段４は半導体３の上流位置における電圧と半導体３の下流位置における電圧との差分を検出し、単位時間内に前記差分が全く検出されない場合に半導体３が故障していると判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータが有する半導体の故障検出装置に関する。

近年、車両の停止時にエンジンを停止させるアイドリングストップ機能を搭載した車両が知られている。この車両では、車両の移動開始時に停止させていたエンジンを再始動させるが、このときにスタータがバッテリの電圧を急激に消費するために作動電位が一定値以下に低下し、ナビゲーションシステムやオーディオ等がリセットされてしまい画面が消えたり音飛びが発生したりしてしまう。このような現象を防止するため、電圧を一定に保つ昇圧装置としてＤＣ−ＤＣコンバータが用いられている。ＤＣ−ＤＣコンバータは内部に半導体を有しており、この半導体からアクセサリ信号を出力している（例えば「特許文献１」参照）。

特開平６−３１１７３３号公報

上述のＤＣ−ＤＣコンバータでは、半導体が故障しているか否かを判断する故障検出装置を有している。従来の故障検出装置は、アクセサリオフ時に半導体から電位が漏れている状態を検出しているため、単位時間（例えば１秒間）に電圧が所定の閾値以下に低下した場合に故障ではないと判定している。しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータのアクセサリ出力に接続されるナビゲーションシステムやオーディオ等の機器には、電源安定化のために大容量のコンデンサを内蔵したものがある。このような大容量のコンデンサが内蔵されていると、アクセサリオフ時にコンデンサから放電が開始されるが、コンデンサの容量が大きいために単位時間内に電圧が所定の閾値以下に低下せず、正常であるにもかかわらず半導体が故障していると誤検知されてしまうという問題点がある。

上述の不具合を回避する方法として、単位時間を長く取り電圧の低下を見るという方法が考えられるが、この方法では暗電流（キーがオフとなっている状態であるのに機器が作動を続けてバッテリを消費してしまう現象）の消費が多くなり、バッテリに負荷がかかるために好ましくない。
本発明は上述の問題点を解決し、半導体の故障検出を誤検知なく短時間で確実に行うことが可能なＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、外部入力電圧が印加される昇圧回路と、前記昇圧回路に接続された半導体とを有するＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置であって、前記半導体の故障を検出する検出手段を有し、該検出手段は前記半導体の上流位置における電圧と前記半導体の下流位置における電圧との差分を検出し、単位時間内に前記差分が全く検出されない場合に前記半導体が故障していると判断することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置において、さらに前記検出手段はアクセサリスイッチがオフした瞬間から検出を開始することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置において、さらに前記検出手段は前記半導体の直上流位置における電圧と前記半導体の直下流位置における電圧との差分を検出することを特徴とする。

本発明によれば、所定時間内に半導体の上流位置における電圧値と半導体の下流位置における電圧値との差分が僅かでも変化していれば故障ではないと判定し、差分が０である場合には故障であると判定しているので、半導体の故障検出を誤検知なく短時間で確実に行うことができる。

本発明の一実施形態を適用したＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置の概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる故障検出装置による検出結果の一例を示す線図である。 本発明の一実施形態に用いられる故障検出装置による検出結果の一例を示す線図である。 本発明の一実施形態に用いられる故障検出装置による検出結果の一例を示す線図である。 本発明の一実施形態に用いられる故障検出装置による検出結果の一例を示す線図である。 図５の拡大図である。

図１は、本発明の一実施形態を採用したＤＣ−ＤＣコンバータを示している。同図においてＤＣ−ＤＣコンバータ１は、その内部に昇圧回路２、半導体３、検出手段であるＣＰＵ４を有している。昇圧回路２にはバッテリ５からの電圧が供給され、ＣＰＵ４にはアクセサリスイッチ６からの信号が入力される。昇圧回路２からの出力はバッテリ５及び半導体３へと送られ、半導体３からの出力は本実施形態ではオーディオ７に送られる。オーディオ７は、その内部に大容量コンデンサ８を有している。

ＣＰＵ４には電圧計９及び電圧計１０が接続されており、電圧計９は半導体３の直上流位置に、電圧計１０は半導体３の直下流位置にそれぞれ設けられている。ＣＰＵ４は、電圧計９の検出値と電圧計１０との検出値との差分を計算し、単位時間内における差分の値が０であるときに半導体３が故障していると判断する。

図２は、本発明におけるＣＰＵ４による半導体３の故障検知結果を示している。図２において、実線で示す放電１、破線で示す放電２は従来の故障検知装置でも所定時間内に故障であるか否かを検知できたが、一点鎖線で示す放電３に関しては従来の故障検知装置では所定時間内に故障であるか否かを検知できず、上述した暗電流の消費が大きくなっていた。しかし本発明の故障検知装置では、所定時間Δｔ（例えば１秒間）内に電圧計１０による検出値と電圧計９による検出値との差分ΔＶが僅かでも変化していれば故障ではないと判定し、差分ΔＶが０である場合には故障であると判定しているので、半導体３の故障検出を誤検知なく短時間で確実に行うことができる。

図３、図４、図５は本発明の故障検知装置を用いた際の各オーディオにおける検知結果を、図６は図５の拡大図をそれぞれ示している。図３に示すオーディオＡ及び図４に示すオーディオＢでは、従来の故障検知装置でも故障の検知が行えたが、本発明の故障検知装置では所定時間１秒以内で確実に故障検知を行うことができる。また、図５に示す、予想される最大容量のコンデンサを搭載したオーディオＣでは、従来の故障検知装置では所定時間１秒では故障しているものであると誤検知され、誤検知を回避するには１０秒以上の所定時間を必要とし、暗電流が無駄に消費されていた。しかし本発明では、所定時間１秒でも１００ｍＶの電圧低下が確認でき、所定時間１秒以内に故障していないものであると検知することができる。

上記実施形態において、ＣＰＵ４がアクセサリスイッチ６をオフさせた瞬間から半導体３の故障検出を行う構成とすることにより、暗電流の消費を最小限に抑え、バッテリ５の性能低下を最小限に抑えることができる。また、ＣＰＵ４による電圧の検知を半導体３の直上流位置と直下流位置とにすることにより、検出値に含まれるノイズの量を最小限に抑えることができ、より正確に検出を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２ 昇圧回路
３ 半導体
４ 検出手段（ＣＰＵ）
６ アクセサリスイッチ

Claims (3)

1. 外部入力電圧が印加される昇圧回路と、前記昇圧回路に接続された半導体とを有するＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置であって、
   前記半導体の故障を検出する検出手段を有し、該検出手段は前記半導体の上流位置における電圧と前記半導体の下流位置における電圧との差分を検出し、単位時間内に前記差分が全く検出されない場合に前記半導体が故障していると判断することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置。
2. 請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置において、
   前記検出手段はアクセサリスイッチがオフした瞬間から検出を開始することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置。
3. 請求項１または２記載のＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置において、
   前記検出手段は前記半導体の直上流位置における電圧と前記半導体の直下流位置における電圧との差分を検出することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出装置。

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