JP2020120542A - DCDC converter - Google Patents

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Abstract

To prevent a switch from being destroyed by an overcurrent flowing through the switch in a DCDC converter and to output a current required by a load to the load as much as possible even if the output current required by the load is greater than an upper limit of a rated output current.SOLUTION: When a peak value of a current flowing to a switch SW reaches or exceeds a peak current threshold value, a drive unit 4 stops operation of the switch SW. When an output current is greater than an upper limit of a rated output current, a control unit 5 sets an output voltage corresponding to the output current as an output voltage threshold by referring to a droop control map and, if the output voltage is greater than the output voltage threshold, gradually decreases an output voltage command value until the output voltage falls below the output voltage threshold.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ＤＣＤＣコンバータに関する。 The present invention relates to a DCDC converter.

ＤＣＤＣコンバータとして、電源とトランスの１次コイルとの間のローサイドの電源ラインに設けられるスイッチが交互にオン、オフすることにより電源から供給される電力をトランス、整流回路、及び平滑回路を介して負荷に出力するとともに、出力電流が定格出力電流の上限値を超えると、出力電流が定格出力電流の上限値となるように、スイッチの駆動を制御するものがある。 As a DCDC converter, a switch provided on a low-side power supply line between a power supply and a primary coil of a transformer is alternately turned on and off to supply power supplied from the power supply through a transformer, a rectifying circuit, and a smoothing circuit. There is a method of controlling the drive of the switch so that the output current reaches the upper limit value of the rated output current when the output current exceeds the upper limit value of the rated output current while being output to the load.

関連する技術として、特許文献１がある。 As a related technique, there is Patent Document 1.

特開２０１７−７９５２０号公報JP, 2017-79520, A

しかしながら、上記ＤＣＤＣコンバータでは、スイッチに流れる電流を検出していないため、スイッチに過電流が流れた場合、スイッチが破壊されてしまうおそれがある。 However, since the DCDC converter does not detect the current flowing through the switch, the switch may be destroyed if an overcurrent flows through the switch.

また、上記ＤＣＤＣコンバータでは、負荷から要求される出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合、負荷から要求される電流を負荷に出力することができないという懸念がある。 Further, in the above DCDC converter, when the output current required by the load is larger than the upper limit value of the rated output current, there is a concern that the current required by the load cannot be output to the load.

そこで、本発明の一側面に係る目的は、ＤＣＤＣコンバータにおいて、スイッチに過電流が流れることによりスイッチが破壊されることを防止するとともに、負荷から要求される出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合であっても、負荷から要求される電流をできるだけ負荷に出力することである。 Therefore, an object of one aspect of the present invention is to prevent a switch from being destroyed due to an overcurrent flowing through the switch in a DCDC converter, and the output current required from the load is higher than the upper limit value of the rated output current. Even if it is large, the current required by the load should be output to the load as much as possible.

本発明に係る一つの形態であるＤＣＤＣコンバータは、トランスと、電源とトランスの１次コイルとの間のローサイドの電源ラインに設けられるスイッチと、トランスの２次コイルの後段に設けられる整流回路と、整流回路の後段に設けられる平滑回路と、ＤＣＤＣコンバータの入力電圧を検出する入力電圧センサと、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を検出する出力電圧センサと、ＤＣＤＣコンバータの出力電流を検出する出力電流センサと、スイッチを交互にオン、オフさせる制御信号をスイッチに出力する駆動部と、入力電圧センサにより検出される入力電圧及び出力電圧指令値により制御信号を求め、その制御信号を駆動部に出力する制御部とを備える。 A DCDC converter, which is one mode of the present invention, includes a transformer, a switch provided on a low-side power supply line between a power supply and a primary coil of the transformer, and a rectifier circuit provided after the secondary coil of the transformer. A smoothing circuit provided after the rectifier circuit, an input voltage sensor for detecting the input voltage of the DCDC converter, an output voltage sensor for detecting the output voltage of the DCDC converter, and an output current sensor for detecting the output current of the DCDC converter. , A drive unit that outputs a control signal to the switch to turn on and off alternately, and a control signal that obtains the control signal from the input voltage and the output voltage command value detected by the input voltage sensor and outputs the control signal to the drive unit And a section.

駆動部は、スイッチに流れる電流のピーク値がピーク電流閾値以上になると、スイッチの動作を停止させる。 The drive unit stops the operation of the switch when the peak value of the current flowing through the switch becomes equal to or higher than the peak current threshold value.

これにより、スイッチに過電流が流れることでスイッチが破壊されることを防止することができる。 Accordingly, it is possible to prevent the switch from being destroyed due to the overcurrent flowing through the switch.

また、制御部は、出力電流センサにより検出される出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合、ＤＣＤＣコンバータが停止しないときの出力電流と出力電圧とが互いに対応付けられている垂下制御マップを参照して出力電流センサにより検出される出力電流に対応する出力電圧を出力電圧閾値とし、出力電圧センサにより検出される出力電圧が出力電圧閾値より大きい場合、出力電圧センサにより検出される出力電圧が出力電圧閾値以下になるまで出力電圧指令値を徐々に減少させる。 Further, when the output current detected by the output current sensor is larger than the upper limit value of the rated output current, the control unit displays a drooping control map in which the output current and the output voltage when the DCDC converter does not stop are associated with each other. With reference to the output voltage corresponding to the output current detected by the output current sensor as the output voltage threshold, if the output voltage detected by the output voltage sensor is greater than the output voltage threshold, the output voltage detected by the output voltage sensor is The output voltage command value is gradually decreased until it becomes equal to or lower than the output voltage threshold.

これにより、出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合でも、垂下制御マップを用いて出力電圧を減少させてＤＣＤＣコンバータを停止させずにＤＣＤＣコンバータから負荷に電流を出力することができるため、負荷から要求される電流をできるだけ負荷に出力することができる。 Accordingly, even when the output current is larger than the upper limit value of the rated output current, the output voltage can be reduced using the drooping control map to output the current from the DCDC converter to the load without stopping the DCDC converter. The current required from the load can be output to the load as much as possible.

また、制御部は、入力電圧センサにより検出される入力電圧または出力電圧センサにより検出される出力電圧によりピーク電流閾値を変化させるように構成してもよい。 Further, the control unit may be configured to change the peak current threshold according to the input voltage detected by the input voltage sensor or the output voltage detected by the output voltage sensor.

また、ＤＣＤＣコンバータは、ＤＣＤＣコンバータを冷却する冷却水の温度を検出する温度センサを備え、制御部は、温度センサにより検出される温度により垂下制御マップを他の垂下制御マップに変更するように構成してもよい。 Further, the DCDC converter includes a temperature sensor that detects the temperature of the cooling water that cools the DCDC converter, and the control unit is configured to change the drooping control map to another drooping control map according to the temperature detected by the temperature sensor. You may.

本発明は、ＤＣＤＣコンバータにおいて、過電流によるスイッチの破壊を防止するとともに、負荷から要求される出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合であっても、負荷から要求される電流をできるだけ負荷に出力することができる。 The present invention, in a DCDC converter, prevents destruction of a switch due to overcurrent and, even when the output current required by the load is larger than the upper limit of the rated output current, loads the current required by the load as much as possible. Can be output to.

実施形態のＤＣＤＣコンバータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the DCDC converter of embodiment. 制御部の動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of operation|movement of a control part. 垂下制御マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a drooping control map. 変形例１における制御部の動作の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of an operation of a control unit in modification 1. 変形例２におけるＤＣＤＣコンバータの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a DCDC converter in Modification 2; 変形例２における制御部の動作の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of the operation of the control unit in Modification 2.

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態のＤＣＤＣコンバータの一例を示す図である。 Embodiments will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the DCDC converter of the embodiment.

図１に示すＤＣＤＣコンバータ１は、ハイブリッド車や電気自動車などの車両に搭載され、高圧バッテリＢｈｉ（電源）から供給される電力を低圧バッテリＢｌｏやスターターモータやライトなどの負荷Ｌｏ２に電力を供給する。高圧バッテリＢｈｉは、リチウムイオン電池などにより構成され、走行モータを駆動するインバータなどの負荷Ｌｏ１に電力を供給する。低圧バッテリＢｌｏは、鉛電池などにより構成され、負荷Ｌｏ２に電力を供給する。なお、ＤＣＤＣコンバータ１は、低圧バッテリＢｌｏと協調して負荷Ｌｏ２に電力を供給するものとする。すなわち、負荷Ｌｏ２が要求する電流（負荷要求電流）がＤＣＤＣコンバータ１の出力電流より大きい場合、負荷Ｌｏ２が要求する電流に足りない分の電流が低圧バッテリＢｌｏから負荷Ｌｏ２に出力されるものとする。 The DCDC converter 1 shown in FIG. 1 is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, and supplies electric power supplied from a high voltage battery Bhi (power source) to a load Lo2 such as a low voltage battery Blo or a starter motor or a light. .. The high-voltage battery Bhi is composed of a lithium ion battery or the like, and supplies electric power to a load Lo1 such as an inverter that drives a traveling motor. The low voltage battery Blo is composed of a lead battery or the like and supplies electric power to the load Lo2. The DCDC converter 1 supplies power to the load Lo2 in cooperation with the low voltage battery Blo. That is, when the current required by the load Lo2 (load required current) is larger than the output current of the DCDC converter 1, it is assumed that a current that is insufficient for the current required by the load Lo2 is output from the low voltage battery Blo to the load Lo2. ..

また、ＤＣＤＣコンバータ１は、フォワード方式の絶縁型ＤＣＤＣコンバータであって、コンデンサＣ１と、スイッチＳＷと、トランスＴと、整流回路２と、平滑回路３と、入力電圧センサＳＶｉｎと、出力電圧センサＳＶｏｕｔと、入力電流センサＳＩｉｎと、出力電流センサＳＩｏｕｔと、駆動部４と、制御部５とを備える。整流回路２は、ダイオードＤ１、Ｄ２を備える。平滑回路３は、インダクタＬと、コンデンサＣ２とを備える。なお、スイッチＳＷは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などとする。また、トランスＴの１次コイルＬ１と２次コイルＬ２の巻線数比は、１次コイルＬ１の巻線数：２次コイルＬ２の巻線数＝Ｎ：１とする。また、入力電圧センサＳＶｉｎ及び出力電圧センサＳＶｏｕｔは、それぞれ、複数の分圧用抵抗などから構成される。また、入力電流センサＳＩｉｎ及び出力電流センサＳＩｏｕｔは、それぞれ、ホール素子などにより構成される。また、駆動部４は、ＩＣ（Integrated Circuit）などにより構成される。また、制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはプログラマブルなデバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device））などにより構成される。また、ＤＣＤＣコンバータ１は、高圧バッテリＢｈｉとトランスＴの１次コイルＬ１との間のローサイドの電源ラインに設けられるスイッチＳＷが交互にオン、オフすることにより高圧バッテリＢｈｉから供給される電力をトランスＴ、整流回路２、及び平滑回路３を介して出力するものであれば、フォワード方式の絶縁型ＤＣＤＣコンバータに限定されない。例えば、フルブリッジ方式等でもよい。 The DCDC converter 1 is a forward type insulation DCDC converter, and includes a capacitor C1, a switch SW, a transformer T, a rectifier circuit 2, a smoothing circuit 3, an input voltage sensor SVin, and an output voltage sensor SVout. An input current sensor SIin, an output current sensor SIout, a drive unit 4, and a control unit 5. The rectifier circuit 2 includes diodes D1 and D2. The smoothing circuit 3 includes an inductor L and a capacitor C2. The switch SW is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) or the like. The winding number ratio of the primary coil L1 and the secondary coil L2 of the transformer T is set to the number of windings of the primary coil L1:the number of windings of the secondary coil L2=N:1. The input voltage sensor SVin and the output voltage sensor SVout are each composed of a plurality of voltage dividing resistors and the like. The input current sensor SIin and the output current sensor SIout are each configured by a Hall element or the like. The drive unit 4 is composed of an IC (Integrated Circuit) or the like. The control unit 5 is configured by a CPU (Central Processing Unit) or a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array) or PLD (Programmable Logic Device)) or the like. Further, the DCDC converter 1 transforms the power supplied from the high voltage battery Bhi by alternately turning on and off a switch SW provided on a low side power supply line between the high voltage battery Bhi and the primary coil L1 of the transformer T. It is not limited to the forward type isolated DCDC converter as long as it outputs through the T, the rectifying circuit 2, and the smoothing circuit 3. For example, a full bridge method or the like may be used.

高圧バッテリＢｈｉのプラス端子がコンデンサＣ１の一方の端子及びトランスＴの１次コイルＬ１の一方の端子に接続され、高圧バッテリＢｈｉのマイナス端子がコンデンサＣ１の他方の端子及びスイッチＳＷのソース端子に接続されている。スイッチＳＷのドレイン端子が１次コイルＬ１の他方の端子に接続されている。トランスＴの２次コイルＬ２の一方の端子がダイオードＤ１のカソード端子及びインダクタＬの一方の端子に接続され、２次コイルＬ２の他方の端子がダイオードＤ２のカソード端子に接続されている。インダクタＬの他方の端子がコンデンサＣ２の一方の端子及び低圧バッテリＢｌｏのプラス端子に接続されている。ダイオードＤ１のアノード端子がダイオードＤ２のアノード端子、コンデンサＣ２の他方の端子、及び低圧バッテリＢｌｏのマイナス端子に接続されている。
入力電圧センサＳＶｉｎは、コンデンサＣ１の一方の端子に接続され、コンデンサＣ１にかかる電圧を検出して制御部５に出力する。出力電圧センサＳＶｏｕｔは、コンデンサＣ２の一方の端子に接続され、コンデンサＣ２にかかる電圧を検出して制御部５に出力する。入力電流センサＳＩｉｎは、コンデンサＣ１の一方の端子と１次コイルＬ１の一方の端子との間に接続され、スイッチＳＷに流れる電流を検出して駆動部４に出力する。出力電流センサＳＩｏｕｔは、コンデンサＣ２の一方の端子と低圧バッテリＢｌｏのプラス端子との間に接続され、ＤＣＤＣコンバータ１から出力される電流を検出して制御部５に出力する。 The positive terminal of the high voltage battery Bhi is connected to one terminal of the capacitor C1 and one terminal of the primary coil L1 of the transformer T, and the negative terminal of the high voltage battery Bhi is connected to the other terminal of the capacitor C1 and the source terminal of the switch SW. Has been done. The drain terminal of the switch SW is connected to the other terminal of the primary coil L1. One terminal of the secondary coil L2 of the transformer T is connected to the cathode terminal of the diode D1 and one terminal of the inductor L, and the other terminal of the secondary coil L2 is connected to the cathode terminal of the diode D2. The other terminal of the inductor L is connected to one terminal of the capacitor C2 and the positive terminal of the low voltage battery Blo. The anode terminal of the diode D1 is connected to the anode terminal of the diode D2, the other terminal of the capacitor C2, and the negative terminal of the low voltage battery Blo.
The input voltage sensor SVin is connected to one terminal of the capacitor C1, detects the voltage applied to the capacitor C1, and outputs it to the control unit 5. The output voltage sensor SVout is connected to one terminal of the capacitor C2, detects the voltage applied to the capacitor C2, and outputs it to the control unit 5. The input current sensor SIin is connected between one terminal of the capacitor C1 and one terminal of the primary coil L1, detects the current flowing through the switch SW, and outputs it to the drive unit 4. The output current sensor SIout is connected between one terminal of the capacitor C2 and the positive terminal of the low voltage battery Blo, detects the current output from the DCDC converter 1, and outputs it to the control unit 5.

駆動部４は、制御部５から出力される制御信号をスイッチＳＷのゲート端子に出力することにより、スイッチＳＷを交互にオン、オフさせる。スイッチＳＷがオンすると、高圧バッテリＢｈｉからコンデンサＣ１を介して１次コイルＬ１に電流が流れるとともに２次コイルＬ２からインダクタＬ及びコンデンサＣ２を介して低圧バッテリＢｌｏや負荷Ｌｏ２に電流が流れる。また、スイッチＳＷがオフすると、ダイオードＤ１からインダクタＬ及びコンデンサＣ２を介して低圧バッテリＢｌｏや負荷Ｌｏ２に電流が流れる。すなわち、スイッチＳＷが交互にオン、オフすると、高圧バッテリＢｈｉから供給される電力が交流に変換されて１次コイルＬ１から２次コイルＬ２に伝わる。２次コイルＬ２に伝わった電力は整流回路２及び平滑回路３により整流及び平滑されて低圧バッテリＢｌｏや負荷Ｌｏ２に供給される。 The drive unit 4 alternately outputs the control signal output from the control unit 5 to the gate terminal of the switch SW to turn the switch SW on and off. When the switch SW is turned on, a current flows from the high voltage battery Bhi to the primary coil L1 via the capacitor C1 and a current flows from the secondary coil L2 to the low voltage battery Blo and the load Lo2 via the inductor L and the capacitor C2. When the switch SW is turned off, a current flows from the diode D1 to the low voltage battery Blo and the load Lo2 via the inductor L and the capacitor C2. That is, when the switch SW is alternately turned on and off, the electric power supplied from the high voltage battery Bhi is converted into alternating current and is transmitted from the primary coil L1 to the secondary coil L2. The electric power transmitted to the secondary coil L2 is rectified and smoothed by the rectifier circuit 2 and the smoothing circuit 3 and supplied to the low voltage battery Blo and the load Lo2.

また、駆動部４は、入力電流センサＳＩｉｎにより検出される電流を入力電流とし、その入力電流のピーク値がピーク電流閾値以上になると、スイッチＳＷを交互にオン、オフさせる制御信号が制御部５から出力されているか否かにかかわらず、スイッチＳＷの動作を強制的に停止させることにより、ＤＣＤＣコンバータ１から低圧バッテリＢｌｏや負荷Ｌｏ２への電力供給を禁止する。なお、ピーク電流閾値は、スイッチＳＷが破壊されないときにスイッチＳＷに流れる電流の最大値とする。これにより、スイッチＳＷに過電流が流れることでスイッチＳＷが破壊されることを防止することができる。 Further, the drive unit 4 uses the current detected by the input current sensor SIin as the input current, and when the peak value of the input current becomes equal to or higher than the peak current threshold, the control unit 5 outputs a control signal for alternately turning on and off the switch SW. Irrespective of whether or not it is output from the DC switch, the operation of the switch SW is forcibly stopped to prohibit the power supply from the DCDC converter 1 to the low voltage battery Blo and the load Lo2. The peak current threshold is the maximum value of the current flowing through the switch SW when the switch SW is not destroyed. As a result, it is possible to prevent the switch SW from being destroyed by the overcurrent flowing through the switch SW.

図２は、制御部５の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部５は、入力電圧、出力電圧、出力電圧指令値、及び出力電流を取得する（ステップＳ１）。例えば、制御部５は、入力電圧センサＳＶｉｎにより検出される電圧を入力電圧として取得する。また、制御部５は、出力電圧センサＳＶｏｕｔにより検出される電圧を出力電圧として取得する。また、制御部５は、車両全体の動作を制御する上位制御部から送られてくる出力電圧指令値を取得する。また、制御部５は、出力電流センサＳＩｏｕｔにより検出される電流を出力電流として取得する。また、制御部５は、出力電流の検出精度を上げるため、実際の出力電流が所定電流（例えば、ゼロ）であるときの出力電流センサＳＩｏｕｔの出力値を用いて、出力電流の取得時に参照される出力値−出力電流対応情報を補正してもよい。また、制御部５は、出力電圧の検出精度を上げるため、実際の出力電圧が所定電圧（例えば、ゼロ）であるときの出力電圧センサＳＶｏｕｔの出力値を用いて、出力電圧の取得時に参照される出力値−出力電圧対応情報を補正してもよい。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 5.
First, the control unit 5 acquires an input voltage, an output voltage, an output voltage command value, and an output current (step S1). For example, the control unit 5 acquires the voltage detected by the input voltage sensor SVin as the input voltage. Further, the control unit 5 acquires the voltage detected by the output voltage sensor SVout as the output voltage. Further, the control unit 5 acquires the output voltage command value sent from the host control unit that controls the operation of the entire vehicle. Further, the control unit 5 acquires the current detected by the output current sensor SIout as the output current. Further, in order to improve the detection accuracy of the output current, the control unit 5 uses the output value of the output current sensor SIout when the actual output current is a predetermined current (for example, zero) and is referred to when the output current is acquired. The output value-output current correspondence information may be corrected. Further, the control unit 5 uses the output value of the output voltage sensor SVout when the actual output voltage is a predetermined voltage (for example, zero) in order to improve the output voltage detection accuracy, and is referred to when the output voltage is acquired. The output value-output voltage correspondence information may be corrected.

次に、制御部５は、ステップＳ１または後述するステップＳ８で取得した出力電流が定格出力電流の上限値以下であるとき（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、入力電圧及び出力電圧指令値などにより制御信号のデューティ比を求め、その制御信号を駆動部４に出力した後（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻り、再度、入力電圧、出力電圧、出力電圧指令値、及び出力電流を取得する。例えば、制御部５は、「（出力電圧指令値／入力電圧）×１次コイルＬ１の巻線数Ｎ」を計算することにより制御信号のデューティ比を求める。 Next, when the output current acquired in step S1 or step S8 described later is equal to or less than the upper limit value of the rated output current (step S2: Yes), the control unit 5 outputs the control signal according to the input voltage and the output voltage command value. After obtaining the duty ratio and outputting the control signal to the drive unit 4 (step S3), the process returns to step S1, and the input voltage, the output voltage, the output voltage command value, and the output current are acquired again. For example, the control unit 5 obtains the duty ratio of the control signal by calculating "(output voltage command value/input voltage) x winding number N of the primary coil L1".

一方、制御部５は、出力電流が定格出力電流の上限値より大きいとき（ステップＳ２：Ｎｏ）、垂下制御マップを参照して出力電流に対応する出力電圧を出力電圧閾値とする（ステップＳ４）。 On the other hand, when the output current is larger than the upper limit value of the rated output current (step S2: No), the control unit 5 refers to the drooping control map and sets the output voltage corresponding to the output current as the output voltage threshold (step S4). ..

ここで、図３（ａ）は、垂下制御マップの一例を示す図である。なお、図３（ａ）に示す直交座標の横軸は出力電流を示し、縦軸は出力電圧を示している。また、図３（ａ）に示す実線（定格出力電流の上限値と定格出力電圧上限値との交点と、負荷要求電流と電力不足による車両停止時のＤＣＤＣコンバータ１の出力電圧（車両停止電圧）との交点とを結ぶ直線）は、垂下制御マップを示し、制御部５の内部に予め記憶されているものとする。また、図３（ａ）に示す斜線部分は、出力電流が定格出力電流の上限値以下で、かつ、出力電圧が定格出力電圧の上限値以下で、かつ、出力電圧が定格出力電圧の下限値以上であるときの領域を示している。 Here, FIG. 3A is a diagram showing an example of the drooping control map. The horizontal axis of the Cartesian coordinates shown in FIG. 3A represents the output current, and the vertical axis represents the output voltage. In addition, the solid line shown in FIG. 3A (the intersection of the upper limit value of the rated output current and the upper limit value of the rated output voltage, and the output voltage of the DCDC converter 1 (vehicle stop voltage) when the vehicle is stopped due to the load demand current and insufficient power). It is assumed that the straight line connecting the intersection point with) indicates a drooping control map and is stored in advance inside the control unit 5. In addition, the shaded portion shown in FIG. 3A indicates that the output current is less than or equal to the upper limit value of the rated output current, the output voltage is less than or equal to the upper limit value of the rated output voltage, and the output voltage is less than or equal to the lower limit value of the rated output voltage. The area when it is above is shown.

図３（ａ）に示す垂下制御マップは、出力電流が定格出力電流の上限値より大きいにもかかわらずＤＣＤＣコンバータ１が停止しないときの出力電流と出力電圧とが対応付けられた情報とする。言い換えると、垂下制御マップに示されている出力電流と出力電圧との積である電力は、ＤＣＤＣコンバータ１を停止させずにＤＣＤＣコンバータ２から出力可能な電力とする。これにより、図２に示すフローチャートのステップＳ１または後述するステップＳ８で取得した出力電流及び出力電圧が垂下制御マップに示されている出力電流及び出力電圧と略一致する場合、ＤＣＤＣコンバータ１を停止させずに定格出力電流の上限値より大きい出力電流をＤＣＤＣコンバータ１から負荷Ｌｏ２に出力することができる。 The drooping control map shown in FIG. 3A is information in which the output current and the output voltage when the DCDC converter 1 does not stop even though the output current is larger than the upper limit value of the rated output current are associated with each other. In other words, the power that is the product of the output current and the output voltage shown in the drooping control map is the power that can be output from the DCDC converter 2 without stopping the DCDC converter 1. As a result, when the output current and the output voltage acquired in step S1 of the flowchart shown in FIG. 2 or step S8 described later substantially match the output current and the output voltage shown in the drooping control map, the DCDC converter 1 is stopped. Instead, the output current larger than the upper limit value of the rated output current can be output from the DCDC converter 1 to the load Lo2.

次に、制御部５は、ステップＳ１または後述するステップＳ８で取得した出力電圧が出力電圧閾値以下であるとき（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３に進み、制御信号を駆動部４に出力する。 Next, when the output voltage acquired in step S1 or step S8 described later is equal to or lower than the output voltage threshold (step S5: Yes), the control section 5 proceeds to step S3 and outputs a control signal to the driving section 4.

一方、制御部５は、ステップＳ１または後述するステップＳ８で取得した出力電圧が出力電圧閾値より高いとき（ステップＳ５：Ｎｏ）、出力電圧指令値を一定値減少させた後（ステップＳ６）、ステップＳ１または後述するステップＳ８で取得した入力電圧及びステップＳ６で減少させた出力電圧指令値などを用いて制御信号のデューティ比を求め、その制御信号を駆動部４に出力する（ステップＳ７）。 On the other hand, when the output voltage acquired in step S1 or step S8 described later is higher than the output voltage threshold value (step S5: No), the control unit 5 reduces the output voltage command value by a constant value (step S6), and then the step The duty ratio of the control signal is obtained using the input voltage obtained in S1 or step S8 described later and the output voltage command value reduced in step S6, and the control signal is output to the drive unit 4 (step S7).

次に、制御部５は、入力電圧、出力電圧、及び出力電流を取得した後（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻り、出力電流が定格出力電流の上限値以下であるか否かを判断する。 Next, the control unit 5 acquires the input voltage, the output voltage, and the output current (step S8), and then returns to step S2 to determine whether the output current is equal to or less than the upper limit value of the rated output current.

これにより、出力電流が定格出力電流の上限値より大きく、かつ、出力電圧が出力電圧閾値より高いとき、出力電圧が出力電圧閾値以下になるまで出力電圧を徐々に低下させることができるため、出力電流及び出力電圧をそれぞれ垂下制御マップに示される出力電流及び出力電圧と略一致させることができる。上述したように、出力電流及び出力電圧がそれぞれ垂下制御マップに示される出力電流及び出力電圧と略一致する場合、ＤＣＤＣコンバータ１を停止させずに定格出力電流の上限値より大きい出力電流をＤＣＤＣコンバータ１から負荷Ｌｏ２に出力することができる。そのため、出力電流が定格出力電流の上限値より大きいときでも、ＤＣＤＣコンバータ１を停止させずにＤＣＤＣコンバータ１から負荷Ｌｏ２に電力を供給することができる。 With this, when the output current is larger than the upper limit value of the rated output current and the output voltage is higher than the output voltage threshold, the output voltage can be gradually decreased until the output voltage becomes equal to or lower than the output voltage threshold. The current and output voltage can be made to substantially match the output current and output voltage shown in the droop control map, respectively. As described above, when the output current and the output voltage substantially match the output current and the output voltage shown in the droop control map, respectively, the DCDC converter 1 outputs an output current larger than the upper limit value of the rated output current without stopping the DCDC converter 1. 1 to the load Lo2. Therefore, even when the output current is larger than the upper limit value of the rated output current, it is possible to supply power from the DCDC converter 1 to the load Lo2 without stopping the DCDC converter 1.

このように、実施形態のＤＣＤＣコンバータ１では、出力電流が定格出力電流の上限値より大きく、かつ、出力電圧が出力電圧閾値より高いとき、出力電圧が出力電圧閾値以下になるまで出力電圧を徐々に低下させる構成であるため、出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合でも、ＤＣＤＣコンバータ１を停止させずにＤＣＤＣコンバータ１から負荷Ｌｏ２に電力を供給することができる。これにより、負荷Ｌｏ２から要求される出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合であっても、負荷Ｌｏ２から要求される電流をできるだけ負荷Ｌｏ２に出力することができる。 As described above, in the DCDC converter 1 of the embodiment, when the output current is larger than the upper limit value of the rated output current and the output voltage is higher than the output voltage threshold, the output voltage is gradually increased until the output voltage becomes equal to or lower than the output voltage threshold. Because of the configuration in which the output current is higher than the upper limit value of the rated output current, it is possible to supply power from the DCDC converter 1 to the load Lo2 without stopping the DCDC converter 1. Thereby, even when the output current required from the load Lo2 is larger than the upper limit value of the rated output current, the current required from the load Lo2 can be output to the load Lo2 as much as possible.

また、実施形態のＤＣＤＣコンバータ１では、入力電流のピーク値がピーク電流閾値以上であるとき、スイッチＳＷの動作を強制的に停止させる構成であるため、スイッチＳＷに過電流が流れることでスイッチＳＷが破壊されることを防止することができる。 Further, the DCDC converter 1 of the embodiment has a configuration in which the operation of the switch SW is forcibly stopped when the peak value of the input current is equal to or higher than the peak current threshold. Can be prevented from being destroyed.

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and changes can be made without departing from the gist of the present invention.

＜変形例１＞
図４は、変形例１における制御部５の動作の一例を示すフローチャートである。なお、変形例１におけるＤＣＤＣコンバータ１の構成は、図１に示すＤＣＤＣコンバータ１と同様とする。また、図４に示すステップＳ１〜Ｓ８は、図２に示すステップＳ１〜Ｓ８と同様であるため、その説明を省略する。 <Modification 1>
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 5 in the first modification. The configuration of the DCDC converter 1 in Modification 1 is similar to that of the DCDC converter 1 shown in FIG. Further, steps S1 to S8 shown in FIG. 4 are the same as steps S1 to S8 shown in FIG.

図４に示すフローチャートにおいて、図２に示すフローチャートと異なる点は、ステップＳ２の前のステップＳ２´において、入力電圧及び出力電圧によりピーク電流閾値を変化させる点である。なお、ステップＳ２´の実行タイミングは、ステップＳ２の前に限定されない。 The flowchart shown in FIG. 4 differs from the flowchart shown in FIG. 2 in that the peak current threshold value is changed by the input voltage and the output voltage in step S2′ before step S2. The execution timing of step S2' is not limited to that before step S2.

例えば、制御部５は、入力電圧が大きくなるほど、または、出力電圧が小さくなるほど、ピーク電流閾値を大きくする。 For example, the control unit 5 increases the peak current threshold as the input voltage increases or the output voltage decreases.

入力電圧が大きくなるほど、または、出力電圧が小さくなるほど、スイッチＳＷに流れる電流がピーク値になる前においてスイッチＳＷに流れる電流の単位時間あたりの変化幅（（入力電圧／１次コイルＬ１の巻線数Ｎ−出力電圧）／インダクタＬのインダクタンス）が大きくなる。すなわち、入力電圧が大きくなるほど、または、出力電圧が小さくなるほど、スイッチＳＷに流れる電流のピーク値が大きくなる。 As the input voltage increases or the output voltage decreases, the variation width of the current flowing through the switch SW per unit time ((input voltage/winding of the primary coil L1 The number N−the output voltage)/the inductance of the inductor L) becomes large. That is, as the input voltage increases or the output voltage decreases, the peak value of the current flowing through the switch SW increases.

そのため、変形例１のように、入力電圧または出力電圧の変化に伴うピーク値の変化に合わせてピーク電流閾値も同様に変化させることで、過電流がスイッチＳＷに流れていないにもかかわらずスイッチＳＷを停止させてしまうことを低減することができる。 Therefore, as in the first modification, by changing the peak current threshold value in accordance with the change in the peak value accompanying the change in the input voltage or the output voltage, the switch current is switched even though the overcurrent is not flowing to the switch SW. Stopping the SW can be reduced.

＜変形例２＞
図５は、変形例２におけるＤＣＤＣコンバータ１を示す図である。なお、図５に示す構成のうち、図１に示す構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。 <Modification 2>
FIG. 5 is a diagram showing a DCDC converter 1 in the second modification. Note that among the configurations shown in FIG. 5, the same configurations as the configurations shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図５に示すＤＣＤＣコンバータ１において、図１に示すＤＣＤＣコンバータ１と異なる点は、ＤＣＤＣコンバータ１を冷却する冷却水の温度を検出する温度センサＳｔをさらに備えている点である。 The DCDC converter 1 shown in FIG. 5 differs from the DCDC converter 1 shown in FIG. 1 in that it further includes a temperature sensor St for detecting the temperature of cooling water for cooling the DCDC converter 1.

温度センサＳｔは、サーミスタなどにより構成され、検出した温度を制御部５に出力する。 The temperature sensor St is composed of a thermistor or the like, and outputs the detected temperature to the control unit 5.

図６は、変形例２における制御部５の動作の一例を示す図である。なお、図６に示すステップＳ１〜Ｓ８は、図２に示すステップＳ１〜Ｓ８と同様であるため、その説明を省略する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the operation of the control unit 5 in the second modification. Note that steps S1 to S8 shown in FIG. 6 are the same as steps S1 to S8 shown in FIG.

図６に示すフローチャートにおいて、図２に示すフローチャートと異なる点は、ステップＳ４の前のステップＳ４´において、温度センサＳｔにより検出される温度により垂下制御マップを変更する点である。 The flowchart shown in FIG. 6 is different from the flowchart shown in FIG. 2 in that the drooping control map is changed according to the temperature detected by the temperature sensor St in step S4′ before step S4.

例えば、制御部５は、温度センサＳｔにより検出される温度が上昇していない場合、図３（ｂ）に示す垂下制御マップ１を使用し、温度センサＳｔにより検出される温度が上昇した場合、図３（ｂ）に示す垂下制御マップ２（垂下制御マップ１の各出力電流をそれぞれ一定値減少させたもの）を使用する。 For example, when the temperature detected by the temperature sensor St has not risen, the control unit 5 uses the drooping control map 1 shown in FIG. 3B, and when the temperature detected by the temperature sensor St rises, The drooping control map 2 shown in FIG. 3(b) (each output current of the drooping control map 1 is reduced by a constant value) is used.

熱によるスイッチＳＷの破壊を抑制するためには、冷却水の温度が上昇するほど、出力電流を小さくしてスイッチＳＷの発熱を抑える必要がある。 In order to suppress the destruction of the switch SW due to heat, it is necessary to reduce the output current and suppress the heat generation of the switch SW as the temperature of the cooling water rises.

そのため、変形例２のように、温度センサＳｔにより検出される温度により垂下制御マップを他の垂下制御マップに変更することで、出力電流を小さくすることができるため、熱によるスイッチＳＷの破壊を抑制することができる。 Therefore, the output current can be reduced by changing the drooping control map to another drooping control map according to the temperature detected by the temperature sensor St as in the second modification, so that the switch SW is destroyed by heat. Can be suppressed.

なお、図６に示すステップＳ４´を図４に示すステップＳ４の前に実行してもよい。 The step S4′ shown in FIG. 6 may be executed before the step S4 shown in FIG.

１ ＤＣＤＣコンバータ
２ 整流回路
３ 平滑回路
４ 駆動部
５ 制御部
Ｂｈｉ 高圧バッテリ
Ｂｌｏ 低圧バッテリ
Ｌｏ１、Ｌｏ２ 負荷
Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ
ＳＷ スイッチ
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｔ トランス
Ｌ インダクタ
ＳＶｉｎ 入力電圧センサ
ＳＶｏｕｔ 出力電圧センサ
ＳＩｉｎ 入力電流センサ
ＳＩｏｕｔ 出力電流センサ
1 DCDC converter 2 Rectifier circuit 3 Smoothing circuit 4 Drive part 5 Control part Bhi High voltage battery Blo Low voltage battery Lo1, Lo2 Load C1, C2 Capacitor SW switch D1, D2 Diode T Transformer L Inductor SVin Input voltage sensor SVout Output voltage sensor SIin Input current Sensor SIout Output current sensor

Claims (3)

トランスと、
電源と前記トランスの１次コイルとの間のローサイドの電源ラインに設けられるスイッチと、
前記トランスの２次コイルの後段に設けられる整流回路と、
前記整流回路の後段に設けられる平滑回路と、
当該ＤＣＤＣコンバータの入力電圧を検出する入力電圧センサと、
当該ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を検出する出力電圧センサと、
当該ＤＣＤＣコンバータの出力電流を検出する出力電流センサと、
前記スイッチを交互にオン、オフさせる制御信号を前記スイッチに出力する駆動部と、
前記入力電圧センサにより検出される入力電圧及び出力電圧指令値により前記制御信号を求め、その制御信号を前記駆動部に出力する制御部と、
を備え、
前記駆動部は、前記スイッチに流れる電流のピーク値がピーク電流閾値以上になると、前記スイッチの動作を停止させ、
前記制御部は、前記出力電流センサにより検出される出力電流が定格出力電流の上限値より大きい場合、当該ＤＣＤＣコンバータが停止しないときの前記出力電流と前記出力電圧とが互いに対応付けられている垂下制御マップを参照して前記出力電流センサにより検出される出力電流に対応する出力電圧を出力電圧閾値とし、前記出力電圧センサにより検出される出力電圧が前記出力電圧閾値より大きい場合、前記出力電圧センサにより検出される出力電圧が前記出力電圧閾値以下になるまで前記出力電圧指令値を徐々に減少させる
ことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。 With a transformer,
A switch provided on the low-side power supply line between the power supply and the primary coil of the transformer;
A rectifier circuit provided after the secondary coil of the transformer,
A smoothing circuit provided in the latter stage of the rectifying circuit,
An input voltage sensor for detecting an input voltage of the DC/DC converter,
An output voltage sensor for detecting the output voltage of the DC/DC converter,
An output current sensor for detecting an output current of the DC/DC converter,
A drive unit that outputs a control signal for alternately turning on and off the switch to the switch,
A control unit that obtains the control signal from the input voltage and the output voltage command value detected by the input voltage sensor, and outputs the control signal to the drive unit;
Equipped with
The drive unit stops the operation of the switch when the peak value of the current flowing through the switch becomes equal to or higher than a peak current threshold value,
When the output current detected by the output current sensor is larger than the upper limit value of the rated output current, the control unit droops the output current and the output voltage when the DCDC converter does not stop. When the output voltage corresponding to the output current detected by the output current sensor is referred to as an output voltage threshold with reference to a control map, and the output voltage detected by the output voltage sensor is larger than the output voltage threshold, the output voltage sensor The DCDC converter gradually decreases the output voltage command value until the output voltage detected by the output voltage becomes equal to or lower than the output voltage threshold value. 請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータであって、
前記制御部は、前記入力電圧センサにより検出される入力電圧または前記出力電圧センサにより検出される出力電圧により前記ピーク電流閾値を変化させる
ことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。 The DCDC converter according to claim 1, wherein
The DCDC converter, wherein the control unit changes the peak current threshold according to an input voltage detected by the input voltage sensor or an output voltage detected by the output voltage sensor. 請求項１または請求項２に記載のＤＣＤＣコンバータであって、
当該ＤＣＤＣコンバータを冷却する冷却水の温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記温度センサにより検出される温度により前記垂下制御マップを他の垂下制御マップに変更する
ことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ。
The DCDC converter according to claim 1 or 2, wherein
A temperature sensor for detecting the temperature of cooling water for cooling the DCDC converter,
The said control part changes the said drooping control map to another drooping control map according to the temperature detected by the said temperature sensor. The DCDC converter characterized by the above-mentioned.
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