JP6414533B2 - 多相コンバータ - Google Patents
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Description
電圧変換部の複数と、
前記電圧変換部にPWM信号を出力し、前記電圧変換部を個々に制御する制御部とを有する多相型のコンバータにおいて、
前記制御部は、
個々の前記電圧変換部にPWM信号を出力し、所定の検査時期に、検査動作を行う対象の電圧変換部又は対象の電圧変換部の組に対するPWM信号のデューティ比を変動させる信号制御部と、
複数の前記電圧変換部の中から、前記検査時期に電流、電圧、温度の少なくともいずれかについて所定の異常状態を発生させた異常の電圧変換部又は異常の電圧変換部の組を特定する異常特定部と、
前記異常特定部によって特定された場合に、複数の前記電圧変換部のうち、特定された前記異常の電圧変換部又は前記異常の電圧変換部の組を除いた残余の電圧変換部に電圧変換を行わせる動作制御部とを含む。
そして、動作制御部は、異常特定部によって特定された場合に、複数の電圧変換部のうち、特定された異常の電圧変換部又は異常の電圧変換部の組を除いた残余の電圧変換部に電圧変換を行わせる。よって、異常となっている範囲(1又は複数の相)の動作を確実に停止し続けて保護を図りつつ、残余の電圧変換部によって電圧変換を継続することができる。
本発明において、「所定の異常状態」とは、電圧変換部における電流、電圧、温度の状態が予め定められた正常状態から外れる状態である。例えば、電圧変換部における電流、電圧、温度のいずれかが規定された正規範囲から外れるような回路状態を「所定の異常状態」としてもよい。或いは、電圧変換部における電流、電圧、温度のいずれかが予め定められた急上昇状態又は急下降状態になるような回路状態を「所定の異常状態」としてもよい。
本発明において、「所定の検査時期」とは、DCDCコンバータで検査を行うべき期間として予め定められた時期である。具体的には、決められた検査開始条件が成立した時から決められた終了タイミングまでの時期とすることができる。「検査開始条件」は、様々な条件とすることができ、例えば、「イグニッション信号がオフからオンに切り替わってから一定時間経過したこと」を検査開始条件としてもよく、「DCDCコンバータの動作開始から一定時間経過したこと」を検査開始条件としてもよい。或いは、「前回の検査時期から一定時間経過したこと」を検査開始条件としてもよい。これらはあくまで一例であり、これら以外の様々な条件を検査開始条件とすることができる。また、「所定の検査時期」の終了タイミングも様々なタイミングとすることができ、例えば、「デューティ比の変動(検査動作)を開始してから一定時間経過したタイミング」としてもよく、予め決められた終了条件が成立したタイミングとしてもよい。
本発明において、信号制御部は、検査動作を行う際に、対象ではない電圧変換部に対して検査動作で変化されたデューティ比とは異なるデューティ比のPWM信号を出力し続けて電圧変換を継続させる構成であってもよい。
以下、本発明を具体化した実施例1について説明する。
図1で示すDCDCコンバータ1は、例えば、車載用の降圧型DCDCコンバータとして構成されており、入力側導電路71に印加された直流電圧を降圧して出力側導電路72に出力する構成をなすものである。
図1で示すように、制御部2には、図示しないイグニッションスイッチからのイグニッション信号が入力されるようになっている。イグニッションスイッチがオン状態であるときにはオン状態を示すイグニッション信号(オン信号)が制御部2に入力され、イグニッションスイッチがオフ状態であるときにはオフ状態を示すイグニッション信号(オフ信号)が制御部2に入力されるようになっている。そして、制御部2は、例えばイグニッション信号がオフ信号からオン信号に切り替わる毎に以下で説明する異常検出制御を行う。具体的には、イグニッション信号がオフ信号からオン信号に切り替わった後、入力側導電路71に接続された図示しない発電機が動作する前に、一次側電源部61から供給される電力を利用して異常検出制御を行うようにしてもよい。或いは、イグニッション信号がオフ信号からオン信号に切り替わった後、入力側導電路71に接続された図示しない発電機が動作した後に、異常検出制御を行うようにしてもよい。なお、以下で示す異常検出制御のタイミングはあくまで一例であり、例えば、多相変換部4での異常発生時(過電流発生時、過電圧発生時、過熱発生時、逆流発生時等)やその他の低電圧制御時に以下で示す異常検出制御を行うようにしてもよい。
次に、実施例2について説明する。図3で示すように、実施例2のDCDCコンバータ201は、電圧検出部54A,54Bに代えて電流検出部254A,254Bを設けた点、及び異常検出制御での判断方法のみが実施例1と異なり、それ以外は実施例1と同一である。
図3で示すDCDCコンバータ201でも、イグニッション信号がオフからオンに切り替わった後、制御部2が、多相変換部4を動作させる。まず、電圧変換部4A,4Bに対し上述した実施例1と同様の通常動作を行わせる。このとき、電圧変換部4A,4Bに対するPWM信号のデューティ比は、二次側電源部62の出力電圧V0(例えば12V)よりも高い電圧V1(例えば13V)が出力側導電路72に出力される所定のデューティ比D1とする。具体的には、電圧変換部4Aの保護用のスイッチ素子20A,24Aをオン状態に切り替え、駆動用のスイッチ素子5A,6Aのそれぞれに対し、デューティ比D1に設定されたPWM信号を出力する。デューティ比D1の設定は実施例1と同様である。同様に、電圧変換部4Bの保護用のスイッチ素子20B,24Bをオン状態に切り替え、駆動用のスイッチ素子5B,6Bのそれぞれに対し、デューティ比D1に設定されたPWM信号を出力する。電圧変換部4A,4Bのそれぞれに対するPWM信号は、例えば公知の方法で位相をずらして行う。
次に、実施例3について説明する。実施例3のDCDCコンバータ301は、電圧検出部54A,54Bに代えて温度センサ354A,354Bを設けた点、温度センサ359を設けた点、及び異常検出制御での判断方法のみが実施例1と異なり、それ以外は実施例1と同一である。
図4で示すDCDCコンバータ301でも、イグニッション信号がオフからオンに切り替わった後、制御部2が、多相変換部4を動作させる。まず、電圧変換部4A,4Bに対し上述した通常動作を行わせる。このとき、電圧変換部4A,4Bに対するPWM信号のデューティ比は、二次側電源部62の出力電圧V0(例えば12V)よりも高い電圧V1(例えば13V)が出力側導電路72に出力される所定のデューティ比D1とする。具体的には、電圧変換部4Aの保護用のスイッチ素子20A,24Aをオン状態に切り替え、駆動用のスイッチ素子5A,6Aのそれぞれに対し、デューティ比D1に設定されたPWM信号を出力する。デューティ比D1の設定は実施例1と同様である。同様に、電圧変換部4Bの保護用のスイッチ素子20B,24Bをオン状態に切り替え、駆動用のスイッチ素子5B,6Bのそれぞれに対し、デューティ比D1に設定されたPWM信号を出力する。電圧変換部4A,4Bのそれぞれに対するPWM信号は、例えば公知の方法で位相をずらして行う。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上述した実施例における一次側電源部61や二次側電源部62の具体例はあくまで一例であり、蓄電手段の種類や発生電圧は上述した例に限定されず、様々に変更することができる。
(2)図1の例では、入力側導電路や出力側導電路に接続される発電機や負荷などは省略して示したが、様々な装置や電子部品を入力側導電路や出力側導電路に接続することができる。
(3)実施例1では、ローサイド側にスイッチ素子6A,6Bを設けた構成を例示したが、これらの素子をダイオードに変更した構成であってもよい。
(4)実施例1では、2つの電圧変換部4A,4Bが並列に接続された2相構造のDCDCコンバータ1を例示したが、3以上の電圧変換部が並列に接続された3相以上の構造であってもよい。例えば、図5のような4層構造のDCDCコンバータ401であってもよい。図5のDCDCコンバータ401は、電圧変換部4A,4Bに加えて、電圧変換部4C,4Dを並列に設けた点が図1のDCDCコンバータ1と異なっており、それ以外は、図1のDCDCコンバータ1と同様である。電圧変換部4C,4Dの各々は、電圧変換部4A,4Bの各々と同一の構成となっている。なお、図5では、入力側の保護用のスイッチ素子(図1の保護用のスイッチ素子20A等と同様に構成され、同様に機能する素子)の図示を省略しているが、個別入力路42A,42B,42C,42Dにそれぞれ設けることができる。また、出力側のスイッチ素子(図1の保護用のスイッチ素子24A等と同様に構成され、同様に機能する素子)の図示を省略しているが、個別出力路52A,52B,52C,52Dにそれぞれ設けることができる。
(5)実施例1では、異常特定部に相当する制御部2が多相変換部4を構成する複数の電圧変換部の中から、異常である電圧変換部を特定していたが異常特定部に相当する制御部2は、異常である電圧変換部を含む組を特定する構成であってもよい。例えば、図5のDCDCコンバータ401において、電圧変換部4A,4Bの組のデューティ比を上述したD2に設定し、電圧変換部4C,4Dの組のデューティ比を上述したD1に設定した状態で、電圧変換部4A,4Bの個別出力路の電圧又は電流のいずれか、若しくは、駆動用のスイッチ素子近傍の温度が所定の正常範囲であるか否かを判断し、正常範囲である場合に、電圧変換部4A,4Bの組を「正常である電圧変換部の組」と判定し、そうでない場合に、電圧変換部4A,4Bの組を「異常である電圧変換部の組」と判定するようにしてもよい。同様に、電圧変換部4A,4Bの組のデューティ比を上述したD1に設定し、電圧変換部4C,4Dの組のデューティ比を上述したD2に設定した状態で、電圧変換部4C,4Dの個別出力路の電圧又は電流のいずれか、若しくは、駆動用のスイッチ素子近傍の温度が所定の正常範囲であるか否かを判断し、正常範囲である場合に、電圧変換部4C,4Dの組を「正常である電圧変換部の組」と判定し、そうでない場合に、電圧変換部4C,4Dの組を「異常である電圧変換部の組」と判定するようにしてもよい。
このように異常特定部によって特定がなされた場合、動作制御部に相当する制御部2は、多相変換部4を構成する複数の電圧変換部4A,4B,4C,4Dのうち、異常特定部によって特定された「異常である電圧変換部の組」を除いた残余の電圧変換部に電圧変換を行わせればよい。
(6)実施例1の構成において、二次側電源部62(蓄電部)が所定の正常状態であることを検出する蓄電状態検出部が設けられていてもよい。具体的には、制御部2又は図示しないバッテリセンサが蓄電状態検出部として機能し、例えば、多相変換部4が動作していない時期の出力側導電路72の電圧が所定電圧以上である場合に、二次側電源部62(蓄電部)が所定の正常状態であると判定し、そうでない場合に二次側電源部62(蓄電部)が異常状態であると判定するように構成されていてもよい。そして、二次側電源部62(蓄電部)が上述した「所定の正常状態」であると判定された場合に限って、上述の異常検出制御を行うようにしてもよい。
(7)いずれの実施例の構成においても、DCDCコンバータの温度が所定範囲にある場合にのみ、上述した異常検出制御を行うようにしてもよく、DCDCコンバータの出力電流が所定範囲にある場合にのみ、上述した異常検出制御を行うようにしてもよい。或いは、DCDCコンバータの温度及び出力電流がいずれも適正範囲にある場合にのみ、上述した異常検出制御を行うようにしてもよい。
2…制御部(信号制御部、異常特定部、動作制御部)
4A,4B,4C,4D…電圧変換部
54A,54B…電圧検出部(検出部)
254A,254B…電流検出部(検出部)
354A,354B…温度センサ(検出部)
359…温度センサ(温度検知部)
Claims (4)
- 電圧変換部の複数と、
前記電圧変換部にPWM信号を出力し、前記電圧変換部を個々に制御する制御部とを有する多相型のコンバータにおいて、
前記制御部は、
個々の前記電圧変換部にPWM信号を出力し、所定の検査時期に、検査動作を行う対象の電圧変換部又は対象の電圧変換部の組に対するPWM信号のデューティ比を変動させる信号制御部と、
複数の前記電圧変換部の中から、前記検査時期に電流、電圧、温度の少なくともいずれかについて所定の異常状態を発生させた異常の電圧変換部又は異常の電圧変換部の組を特定する異常特定部と、
前記異常特定部によって特定された場合に、複数の前記電圧変換部のうち、特定された前記異常の電圧変換部又は前記異常の電圧変換部の組を除いた残余の電圧変換部に電圧変換を行わせる動作制御部とを含む多相コンバータ。 - 前記信号制御部は、前記検査動作を行う際に、対象ではない電圧変換部に対して前記検査動作で変化されたデューティ比とは異なるデューティ比のPWM信号を出力し続けて電圧変換を継続させる請求項1に記載の多相コンバータ。
- 複数の前記電圧変換部において前記電圧変換部毎に又は前記電圧変換部の組毎にそれぞれ対応付けられ且つ電流、電圧、温度の少なくともいずれかを前記電圧変換部毎又は前記電圧変換部の組毎に検出するように構成された複数の検出部を備え、
前記異常特定部は、前記検出部での検出結果に基づいて、前記検査動作が行われた前記対象の電圧変換部又は前記対象の電圧変換部の組が異常であるか否かを特定する請求項1又は請求項2に記載の多相コンバータ。 - 当該多相コンバータの所定位置の温度を検知する温度検知部をさらに備え、
前記異常特定部は、前記温度検知部で検知される温度が所定範囲内であるときに、前記信号制御部によって前記検査動作が行われた前記対象の電圧変換部又は前記対象の電圧変換部の組に対応付けられた前記検出部での温度検出結果に基づいて、前記対象の電圧変換部又は前記対象の電圧変換部の組が異常であるか否かを特定する請求項3に記載の多相コンバータ。
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