JP6939674B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電源装置に関し、詳しくは、高電圧系電力ラインと低電圧系電力ラインとに並列接続された2つのDC/DCコンバータを備える電源装置に関する。
従来、この種の電源装置としては、交流電源からの交流電力を直流電力に変換してバッテリや負荷が接続された直流電力ラインに供給する並列接続された2つのサイリスタ整流器を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、直流電力ラインの電圧が過電圧を超えたときに出力電流の大きい方のサイリスタ整流器に故障が生じていると判断し、故障が生じたサイリスタ整流器を切り離すことにより運転の継続を可能にしている。
上述の手法を高電圧系電力ラインと低電圧系電力ラインとに並列接続された2つのDC/DCコンバータを備える電源装置に適用するには、2つのDC/DCコンバータの各々の出力電流を検出して過電流を判定する必要があり、これに要する回路や制御ロジックを構築しなければならない。また、計測誤差によっては誤判定をする場合も生じる。
本発明の電源装置は、並列接続された2つのDC/DCコンバータの故障を簡易な手法で切り分けることを主目的とする。
本発明の電源装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電源装置は、
高電圧バッテリが接続された高電圧系電力ラインと低電圧バッテリが接続された低電圧系電力ラインとに接続された第1DC/DCコンバータと、
前記第1DC/DCコンバータと並列接続された第2DC/DCコンバータと、
前記第1DC/DCコンバータと前記第2DC/DCコンバータとを制御する制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記制御装置は、前記低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値以上に至ったときに前記第1DC/DCコンバータの駆動を停止し、前記低電圧系電力ラインの電圧が前記第1閾値より小さい第2閾値以上に至ったときに前記第2DC/DCコンバータの駆動を停止する、
ことを特徴とする。
高電圧バッテリが接続された高電圧系電力ラインと低電圧バッテリが接続された低電圧系電力ラインとに接続された第1DC/DCコンバータと、
前記第1DC/DCコンバータと並列接続された第2DC/DCコンバータと、
前記第1DC/DCコンバータと前記第2DC/DCコンバータとを制御する制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記制御装置は、前記低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値以上に至ったときに前記第1DC/DCコンバータの駆動を停止し、前記低電圧系電力ラインの電圧が前記第1閾値より小さい第2閾値以上に至ったときに前記第2DC/DCコンバータの駆動を停止する、
ことを特徴とする。
この本発明の電源装置では、低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値以上に至ったときに第1DC/DCコンバータの駆動を停止し、低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値より小さい第2閾値以上に至ったときに第2DC/DCコンバータの駆動を停止する。第1DC/DCコンバータの故障により過電圧が生じたときには、まず、低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値より小さい第2閾値以上となって第2DC/DCコンバータの駆動が停止され、更に低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値以上となって第1DC/DCコンバータの駆動が停止される。第2DC/DCコンバータの故障により過電圧が生じたときには、低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値より小さい第2閾値以上となって第2DC/DCコンバータの駆動が停止されるから、この時点で過電圧は解消され、低電圧系電力ラインの電圧は正常時の電圧となり、第1DC/DCコンバータの駆動は継続される。したがって、低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値以上に至ったことにより第1DC/DCコンバータと第2DC/DCコンバータとの駆動を停止したときには第1DC/DCコンバータに故障が生じていると判定し、低電圧系電力ラインの電圧が第2閾値以上に至ったことにより第2DC/DCコンバータの駆動を停止した状態で第1DC/DCコンバータの駆動を継続したときには第2DC/DCコンバータに故障が生じていると判定することができる。これにより、並列接続された2つのDC/DCコンバータの故障を簡易な手法で切り分けることができる。
この場合、前記制御装置は、前記第1DC/DCコンバータに故障が生じていると判定したときには前記第1DC/DCコンバータの駆動を停止した状態で前記第2DC/DCコンバータを駆動する第1フェールセーフ制御を実行し、前記第2DC/DCコンバータに故障が生じていると判定したときには前記第2DC/DCコンバータの駆動を停止した状態で前記第1DC/DCコンバータを駆動する第2フェールセーフ制御を実行するものとしてもよい。こうすれば、いずれかのフェールセーフにより低電圧系電力ラインに接続されている負荷に電力供給することができる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一実施例としての電源装置30の構成の概略を示す構成図である。実施例の電源装置30は、図示するように、第1DC/DCコンバータ32と、第2DC/DCコンバータ34と、電子制御ユニット36とを備える。
第1DC/DCコンバータ32は、高電圧バッテリ10が接続された高電圧系電力ライン12と低電圧バッテリ20や負荷24が接続された低電圧系電力ライン22とに接続されている。第1DC/DCコンバータ32は、周知の降圧コンバータとして構成されており、高電圧系電力ライン12の電力を降圧して低電圧系電力ライン22に供給する。
第2DC/DCコンバータ34は、高電圧系電力ライン12と低電圧系電力ライン22とに第1DC/DCコンバータ32と並列となるように接続されている。第2DC/DCコンバータ34は、第1DC/DCコンバータ32と同様に、周知の降圧コンバータとして構成されており、高電圧系電力ライン12の電力を降圧して低電圧系電力ライン22に供給する。
実施例では、第1DC/DCコンバータ32は、単独の駆動により低電圧系電力ライン22に接続された負荷24の駆動を継続することができる程度の性能として構成されている。また、第2DC/DCコンバータ34は、第1DC/DCコンバータ32に比して低い性能(例えば、1/2程度の性能)として構成されている。したがって、第1DC/DCコンバータ32と第2DC/DCコンバータ34とが正常に駆動するときには、低電圧系電力ライン22に接続された負荷24を継続して駆動しながら低電圧バッテリ20を充電することができる。
電子制御ユニット36は、CPUを中心とする汎用のマイクロコンピュータとして構成されており、CPUの他に図示しないROMやRAM,フラッシュメモリ,入出力ポートなどを備える。電子制御ユニット36の入力ポートには、低電圧系電力ライン22に接続された電圧計38からの低電圧系電圧VLなどが入力されている。また、電子制御ユニット36の出力ポートからは、第1DC/DCコンバータ32への駆動制御信号や第2DC/DCコンバータ34への駆動制御信号などが出力されている。
次に、こうして構成された電源装置30の動作、特に第1DC/DCコンバータ32や第2DC/DCコンバータ34に故障が生じたときの動作について説明する。図2は、電子制御ユニット36により実行される故障判定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
故障判定処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット36は、まず、電圧計38からの低電圧系電圧VLを入力し(ステップS100)、入力した低電圧系電圧VLが閾値Vref2以上であるか否かを判定する(ステップS110)。閾値Vref2は、実施例では、低電圧系電力ライン22の電圧が過電圧であると認定できる程度の電圧に設定されている。低電圧系電圧VLが閾値Vref2未満であると判定したときには、低電圧系電力ライン22に過電圧は生じていないと判断し、本ルーチンを終了する。
ステップS110で低電圧系電圧VLが閾値Vref2以上であると判定したときには、低電圧系電力ライン22に過電圧が生じていると判断し、第2DC/DCコンバータ34の駆動を停止する(ステップS110)。そして、低電圧系電圧VLが閾値Vref1以上であるか否かを判定する(ステップS120)。閾値Vref1は、閾値Vref2より若干大きな電圧に設定されている。低電圧系電圧VLが閾値Vref1以上であると判定したときには、第1DC/DCコンバータ32の駆動を停止し(ステップS140)、第1DC/DCコンバータ32に故障が生じていると判定する(ステップS150)。そして、第1DC/DCコンバータ32を停止した状態で第2DC/DCコンバータ34を駆動する第1フェールセーフを実行し(ステップS160)、本ルーチンを終了する。第1フェールセーフでは、第2DC/DCコンバータ34だけが駆動されるから、低電圧系電力ライン22には十分な電力は供給されないが、ある程度の時間に亘って負荷24を駆動することができる。
ステップS130で低電圧系電圧VLが閾値Vref1未満であると判定したときには、第2DC/DCコンバータ34に故障が生じていると判定し(ステップS170)、第2DC/DCコンバータ34を停止した状態で第1DC/DCコンバータ32を駆動する第2フェールセーフを実行し(ステップS180)、本ルーチンを終了する。第2フェールセーフでは、第1DC/DCコンバータ32だけが駆動されるから、低電圧バッテリ20を充電できないものの低電圧電力ライン22に接続された負荷24を継続して駆動することができる。
図3は、第1DC/DCコンバータ32に故障が生じたときの低電圧系電圧VLと第1DC/DCコンバータ32と第2DC/DCコンバータ34の駆動状態の時間変化を示す説明図である。図4は、第2DC/DCコンバータ34に故障が生じたときの低電圧系電圧VLと第1DC/DCコンバータ32と第2DC/DCコンバータ34の駆動状態の時間変化を示す説明図である。第1DC/DCコンバータ32に故障が生じたときには、図3に示すように、低電圧系電圧VLが閾値Vref1より小さい閾値Vref2以上に至った時間T1に第2DC/DCコンバータ34の駆動が停止され、その後、更に低電圧系電圧VLが閾値Vref1以上に至った時間T2に第1DC/DCコンバータの駆動が停止される。一方、第2DC/DCコンバータ34に故障が生じたときには、図4に示すように、低電圧系電圧BLが閾値Vref2以上に至った時間T3に第2DC/DCコンバータ34の駆動が停止される。すると、この時点で低電圧系電力ライン22の過電圧は解消され、低電圧系電圧BLは正常時の電圧に戻る。このため、低電圧系電圧BLは閾値Vref1以上にならず、第1DC/DCコンバータ32の駆動は継続される。したがって、低電圧系電圧VLが閾値Vref1以上に至ったことにより第1DC/DCコンバータ32と第2DC/DCコンバータ34との駆動が停止されたときには、第1DC/DCコンバータ32に故障が生じていると判定することができる。また、低電圧系電圧VLが閾値Vref2以上に至ったことにより第2DC/DCコンバータ34の駆動は停止されるが低電圧系電圧VLが閾値Vref1以上に至らないことにより第1DC/DCコンバータ32の駆動が継続されたときには、第2DC/DCコンバータ34に故障が生じていると判定することができる。
以上説明した実施例の電源装置30では、低電圧系電圧VLが閾値Vref1以上に至ったことにより第1DC/DCコンバータ32と第2DC/DCコンバータ34との駆動が停止されたときには、第1DC/DCコンバータ32に故障が生じていると判定する。低電圧系電圧VLが閾値Vref2以上に至ったことにより第2DC/DCコンバータ34の駆動は停止されるが低電圧系電圧VLが閾値Vref1以上に至らないことにより第1DC/DCコンバータ32の駆動が継続されたときには、第2DC/DCコンバータ34に故障が生じていると判定する。このように、低電圧系電力ライン22の過電圧を判定する閾値として閾値Vref1と閾値Vref2の2つを用いるだけで、並列接続された第1DC/DCコンバータ32の故障と第2DC/DCコンバータ34の故障とを切り分けることができる。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、電源装置の製造産業などに利用可能である。
10 高電圧バッテリ、12 高電圧系電力ライン、20 低電圧バッテリ、22 低電圧系電力ライン、24 負荷、30 電源装置、32 第1DC/DCコンバータ、34 第2DC/DCコンバータ、36 電子制御ユニット、38 電圧計。
Claims (1)
- 高電圧バッテリが接続された高電圧系電力ラインと低電圧バッテリが接続された低電圧系電力ラインとに接続された第1DC/DCコンバータと、
前記第1DC/DCコンバータと並列接続された第2DC/DCコンバータと、
前記第1DC/DCコンバータと前記第2DC/DCコンバータとを制御する制御装置と、
を備える電源装置であって、
前記制御装置は、前記低電圧系電力ラインの電圧が第1閾値以上に至ったときに前記第1DC/DCコンバータの駆動を停止し、前記低電圧系電力ラインの電圧が前記第1閾値より小さい第2閾値以上に至ったときに前記第2DC/DCコンバータの駆動を停止する、
ことを特徴とする電源装置。
Priority Applications (1)
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