JP6939674B2 - 電源装置 - Google Patents

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。

実開昭６１−１４８３７号公報

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。

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。

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。 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。 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。 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。

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)

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。

Images