JPH062470Y2 - 車両用ｄｃ／ｄｃコンバ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、車両用ＤＣ／ＤＣコンバータ、特に高電圧
の主バッテリから補機バッテリ等に所定の電力を供給す
る車両用ＤＣ／ＤＣコンバータに関する。

［従来の技術］ 電気自動車の１２Ｖ系負荷への電力供給は、主バッテリ
（１次側電源）からＤＣ／ＤＣコンバータを介して行わ
れ、これによって補機バッテリ（２次側電源）や補機系
負荷を駆動している。

従来、このＤＣ／ＤＣコンバータとしてその起動・停止
には第３図に示されるような回路が用いられていた。

即ち、主バッテリ１０と補機バッテリ１４及び補機系負
荷１６との中間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が接続さ
れ、このＤＣ／ＤＣコンバータ１２により、主バッテリ
１０から補機バッテリや補機系負荷１６への電力供給が
行われる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、主回路１８とこの主回路
１８を所定のデューティ比でＰＷＭ制御するドライブ回
路２０及びドライブ回路２０をオンオフ制御するコント
ロール回路２２からなっている。

主回路１８は、主バッテリ１０の直流電圧を所望のチョ
ッパ信号に変換し、所定のデューティ比で制御されるＦ
ＥＴ（ Field Effect Transistor）３２を含むチョッパ
回路６８と、チョッパ回路６８から出力されるチョッパ
信号を変圧するトランス３０と、トランス３０からの出
力を平滑する出力フィルタ２６、２８とを含んでいる。

また、ドライブ回路２０は、コントロール回路２２から
のオンオフ指令に基づいて制御される主スイッチ３４
と、ノイズフィルタ３６、及び主スイッチ３４がオンし
た際に、ＦＥＴ３２のデューティ比を任意の値まで所定
時間内で徐々に増加させる抵抗３８とコンデンサ４０を
有するソフトスタート回路４２と、ＦＥＴ３２にチョッ
パ制御信号Ｓを供給して所望のデューティ比でＦＥＴ３
２を駆動するデューティ制御手段即ちデューティ制御Ｉ
Ｃ４６とを含んでいる。

主スイッチ３４は、デューティ制御ＩＣ４６のデューテ
ィ制御信号入力端子Ｂに、主回路１８に接続されている
二次側電源の出力電圧Ｖ0を所定のデューティ制御信号
として供給する。

そして、このデューティ制御信号入力端子Ｂにおけるデ
ューティ制御電圧ＶBの大きさに応じて第４図に示され
るようにデューティ比が決定される。このデューティ比
によってＦＥＴ３２がオンオフ制御され、補機バッテリ
１４及び補機系負荷１６に電力が供給される。

このときのデューティ比は、デューティ制御電圧ＶBの
増大に伴って減少制御される特性を有し、制御電圧ＶB
はデューティ制御信号発生手段である抵抗３８、６０、
６２で決定される。尚、主回路１８の停止時にはコント
ロール回路２２からのオフ指令に従って、ドライブ回路
２０の電源が落とされＤＣ／ＤＣコンバータ１２の動作
が停止する。

［考案が解決しようとする問題点］ 従来の問題点 しかしながら、前述したＤＣ／ＤＣコンバータ１２の停
止動作では、まずコントロール回路２２からのオフ指令
によってドライブ回路２０内の主スイッチ３４が開かれ
てデューティ制御ＩＣ４６の電源の電圧が徐々に低下す
る。これに伴って第５図に示されるようにチョッパ制御
信号値即ち、ＦＥＴ３２のゲート・ソース間電圧ＶGS
は、ＦＥＴ３２を駆動不可能な値にまで低下する。

一方、デューティ制御信号入力端子Ｂにおけるデューテ
ィ制御信号の制御電圧ＶBも主スイッチ３４が開かれる
ことによって約４Ｖから低下する。これに伴い、第４図
に示されるようにデューティ比が大きくなって、やがて
デューティ制御不可能な値になる。

この時、第５図に示すように、デューティ制御信号入力
端子Ｂにおける制御電圧ＶBが低下してデューティ制御
ＩＣ４６の制御不能になるまでの時間ｔ2よりも、ＦＥ
Ｔ３２のＶGSが低下してＦＥＴ３２が動作しなくなるま
での時間ｔ1の方が長い状態が生じる場合があった。

即ち、第５図中の時間ｔ3では、ＦＥＴ３２のゲート・
ソース間電圧ＶGSがＦＥＴ３２のスイッチング可能な値
であるにもかかわらず、デューティ制御ができないた
め、チョッパ制御信号Ｓが、ＦＥＴ３２を全オン状態と
させる場合が生じ、過電流発生の恐れがあった。そし
て、この過電流によって入力ラインヒューズ４８が溶断
するという問題があった。

考案の目的 本考案は、係る問題点を解決するためになされたもの
で、コンバータ停止時に主バッテリからの入力過電流の
発生防止が可能な車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの提供を
目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］ 前記目的を達成するために、本考案は、一次側電源の電
圧を所望のチョッパ信号に変換するチョッパ回路と、前
記チョッパ回路から出力されるチョッパ信号を変圧する
トランスとを有する主回路部と、二次側電源に主スイッ
チを介して接続され、前記二次側電源電圧に対応したデ
ューティ制御信号を発生するデューティ制御信号発生手
段と、前記デューティ制御信号によって制御され、前記
チョッパ回路にチョッパ制御信号を供給するデューティ
制御手段とを有するドライブ回路部と、を含む車両用Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータにおいて、前記デューティ制御手段
は、前記デューティ制御信号の電圧の増大に伴って前記
チョッパ制御信号のデューティ比を減少させる特性を有
し、前記ドライブ回路部は、前記主スイッチがオフする
際に、そのオフ動作に先行して、前記デューティ制御信
号発生手段から発生する前記デューティ制御信号よりも
高電圧のデューティ制御信号を前記デューティ制御手段
に供給する手段を含むことを特徴とする。

上記本考案の構成によれば、主スイッチのオフ動作に先
行して、デューティ制御信号が高められて第４図に示す
ようにＦＥＴのデューティ比が極めて小さくなり、その
後主スイッチがオフして、ドライブ回路が停止すること
となる。

従って、ＦＥＴの不測の動作が起こらず、主バッテリか
ら主回路への過大入力電流の発生が阻止され、主バッテ
リと主回路との間に設けられた入力ラインヒューズの溶
断が防止できる。

［実施例］ 以下、図面に基づき本考案の好適な実施例を説明する。

第１図には本考案に係る車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの
全体構成が示されている。

同図において、前述した従来例と同様に、主バッテリ１
０と補機バッテリ１４及び補機系負荷１６との中間にＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ１２が接続されていて、このＤＣ／
ＤＣコンバータ１２は、主回路１８と、デューティ制御
手段即ちデューティ制御ＩＣ４６を含むドライブ回路２
０及びコントロール回路２２とから構成されている。

尚、前述した第３図と同一回路部分には同一の番号を付
してその説明を省略する。

ここで本考案の特徴的なことは、ドライブ回路２０が、
主スイッチ３４のオン状態でデューティ制御信号発生手
段を構成する抵抗３８、６０、６２で決定されるデュー
ティ制御信号よりも高い電圧のデューティ制御信号を、
主スイッチ３４のオフ動作に先行して、前記デューティ
制御ＩＣ４６に、供給するソフトオフ回路６６を含んで
いることである。このソフトオフ回路６６により、主ス
イッチ３４のオフ動作に先行してＦＥＴ３２のデューテ
ィ比が極めて小さくなる。その後、主スイッチ３４のオ
フ動作によって、デューティ制御ＩＣ４６の電源及びデ
ューティ制御信号入力端子Ｂにおける制御電圧ＶBが低
下する。

本実施例において、ドライブ回路２０には、２対のホト
カプラ５０、５２を有するソフトオフ回路６６が、主ス
イッチ３４の入力側とデューティ制御ＩＣ４６のデュー
ティ制御信号入力端子Ｂとの間に設けられている。一方
のホトカプラ５０の発光側は、電流制限抵抗５４を介し
て主スイツチ３４の入力側前段に接続され、受光側は電
流制限抵抗５６を介して主スイッチ３４とソフトスター
ト回路４２との中間点Ｃに接続されている。

また、他方のホトカプラ５２の発光側は前記電流制限抵
抗５６を介して前記中間点Ｃに接続され、受光側は中間
点Ｃからデューティ設定抵抗６２を介してＧＮＤに接続
されている。

以上の構成において、主回路１８の起動時は、コントロ
ール回路２２のオン指令に基づきトランジスタ６４がオ
ン動作状態となり、ホトカプラ５０が動作してその受光
側には中間点Ｃから電流制限抵抗５６を介して所定の電
流が流れる。

また、トランジスタ６４のオン動作により、主スイッチ
３４のコイル３４ａが励磁され、リレー接点３４ｂが閉
じてソフトスタート回路４２及びデューティ設定抵抗６
０、６２に電流が流れる。

この時、ソフトスタート回路４２により、デューティ制
御信号入力端子Ｂの電位は、補機バッテリ１４からの入
力に応じ０〜４Ｖの範囲で所定時間内で徐々に変化し、
デューティ制御ＩＣ４６にデューティ制御信号を供給す
る。

また、デューティ制御ＩＣ４６には、デューティ制御Ｉ
Ｃ電源＋Ｖ0が供給されており、この電源＋Ｖ0とデュー
ティ制御信号とによって動作するデューティ制御ＩＣ４
６が、ＦＥＴ３２をデューティ制御するチョッパ制御信
号Ｓを発生する。

ＦＥＴ３２は、このチョッパ制御信号Ｓによって第４図
に示された特性に基づいてデューティ比１００から０％
で駆動される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の停止時には、コントロール
回路２２のオフ指令に基づきトランジスタ６４がカット
オフ状態となり、ドライブ回路２０の入力側のＡ点にお
ける電位が＋Ｖ0（＋１２Ｖ）となる。このため、主ス
イッチ３４の入力側とＡ点とに接続されているホトカプ
ラ５０がオフ状態となる。従って、主スイッチ３４の出
力側のＣ点に電流制限抵抗５６を介して接続されている
他方のホトカプラ５２がオン状態となる。これにより、
Ｃ点とＢ点とが短絡してＢ点の電位はＣ点及びＡ点と同
電位の＋Ｖ0（＋１２Ｖ）となる。

一方、コントロール回路２２のオフ指令に基づき主スイ
ッチ３４はその接点３４ｂが開こうとするが、主スイッ
チ３４の応答性はホトカプラ５０、５２の応答性よりも
十分遅く、従って、少なくともホトカプラの動作終了ま
では、ドライブ回路２０の電源が保持されている。

従って、主スイッチ３４のオフ動作に先行してＢ点の電
位即ち制御電圧ＶBが＋Ｖ0（＋１２Ｖ）となるため、第
４図から明らかなようにＦＥＴ３２のデューティ比が極
めて低く（ほぼ０％）なり、ＦＥＴ３２のゲート・ソー
ス間電圧ＶGSが急激に低下して０Ｖとなり、主回路１８
の動作が停止する。同時に主バッテリ１０から主回路１
８への入力電流、即ち、入力ラインヒューズ４８を流れ
るＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流Ｉinが０アンペアに
急降下する。

この後、主スイッチ３４のオフ動作に伴ってドライブ回
路２０のデューティ制御ＩＣ電源＋Ｖ0は徐々に低下す
る。また、デューティ制御信号入力端子Ｂにおける制御
電圧ＶB（＝＋Ｖ0：主スイッチ３４のオフ時）も、第２
図に示されるように約＋１２Ｖから徐々に低下する。

以上のように、本実施例によれば、補機バッテリの電圧
に応じたデューティ制御信号をデューティ制御ＩＣに供
給する入力端子を、コントロール回路のオフ動作後であ
って、ドライブ回路の主スイッチのオフ動作に先行し
て、補機バッテリ側とバイパスすることによって高電位
としてから主スイッチがオフ動作する。

従って、従来コンバータ停止時にＦＥＴのスイッチング
可能なチョッパ制御信号が発生しているにも関わらず、
デューティ制御不能となることにより発生していた、主
バッテリからの入力過電流が防止され、回路及び配線保
護用として設けられた入力ラインヒューズの溶断を未然
に防止することができる。

［考案の効果］ 以上説明した通り、本考案は主スイッチのオフ動作に先
行して、ドライブ回路のデューティ制御ＩＣに高い電圧
のデューティ制御信号を供給する手段を設けたので、主
回路側ＦＥＴを駆動可能な電圧がデューティ制御ＩＣか
ら出力されている間にデューティ制御不能とならず、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ停止時における主バッテリからの入
力過電流の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る車両用ＤＣ／ＤＣコンバータの
回路構成を示す図である。 第２図は、第１図における要部の電流電圧波形を示す図
である。 第３図は、従来のＤＣ／ＤＣコンバータの回路構成を示
す図である。 第４図は、ＶB電圧とデューティ比との関係を示す図で
ある。 第５図は、第３図における要部の電流電圧波形を示す図
である。 １０……主バッテリ １２……ＤＣ／ＤＣコンバータ １４……補機バッテリ １６……補機系負荷 １８……主回路 ２０……ドライブ回路 ２２……コントロール回路 ３２……ＦＥＴ ３４……主スイッチ ４６……デューティ制御ＩＣ ４８……入力ラインヒューズ ５０、５２……ホトカプラ ６６……ソフトオフ回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一次側電源の電圧を所望のチョッパ信号に
   変換するチョッパ回路と、前記チョッパ回路から出力さ
   れるチョッパ信号を変圧するトランスとを有する主回路
   部と、 二次側電源に主スイッチを介して接続され、前記二次側
   電源電圧に対応したデューティ制御信号を発生するデュ
   ーティ制御信号発生手段と、前記デューティ制御信号に
   よって制御され、前記チョッパ回路にチョッパ制御信号
   を供給するデューティ制御手段とを有するドライブ回路
   部と、 を含む車両用ＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、 前記デューティ制御手段は、前記デューティ制御信号の
   電圧の増大に伴って前記チョッパ制御信号のデューティ
   比を減少させる特性を有し、 前記ドライブ回路部は、前記主スイッチがオフする際
   に、そのオフ動作に先行して、前記デューティ制御信号
   発生手段から発生する前記デューティ制御信号よりも高
   電圧のデューティ制御信号を前記デューティ制御手段に
   供給する手段を含むことを特徴とする車両用ＤＣ／ＤＣ
   コンバータ。