JPWO2018225235A1 - Dc/dcコンバータの制御装置 - Google Patents

Dc/dcコンバータの制御装置 Download PDF

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Abstract

DC/DCコンバータにおける高電圧側電圧を検出するための電圧センサの故障に対して、DC/DCコンバータの回路故障を防止し、DC/DCコンバータを引き続き制御できるようにする。高電圧側電圧を検出するための2つの電圧センサ(201a、201b)を有しており、片方の高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ(201a)が故障しても、制御装置(300)は、第2のスイッチング素子(104)をオンして、もう片方の高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ(201b)で電圧を検知し、高電圧側電圧を検出するための電圧センサの故障を検知する。

Description

この発明は、DC/DCコンバータの制御装置に関するものである。
従来のDC/DCコンバータ(電力変換装置)として、端子群とリアクトルとスイッチング素子直列回路とを有し、バッテリから電動機へ電圧を昇降圧する装置がある。
端子群は第1の端子と第2の端子を有しており、スイッチング素子直列回路は第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子が直列に接続されたものである。
第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子の直列体は、第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子の接続点がリアクトルを介して第1の端子に接続され、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子との接続点との反対側が第2の端子に接続される。
第1の端子が低電圧側とされ、第2の端子が高電圧側とされ、低電圧側と高電圧側との間で直流電圧の変換を行う。
DC/DCコンバータは、演算手段と開閉制御手段とを有する。
演算手段は、高電圧側の電圧指令値である高電圧側電圧指令値と高電圧側の電圧の検出値である高電圧側電圧検出値との差電圧、または低電圧側の電圧指令値である低電圧側電圧指令値と低電圧側の電圧の検出値である低電圧側電圧検出値との差電圧に基づいて演算値を算出する。
開閉制御手段は、演算値に基づいて通電率を求め、この通電率に基づき第1のスイッチング素子及び第2のスイッチング素子の開閉動作を制御する(例えば、特許文献1参照)。
特許第5457559号公報
従来のDC/DCコンバータにおいては、高電圧側電圧センサの状態は、高電圧側電圧を検出するための電圧センサで随時検知されており、検知された値が正常か異常かによって故障判定を行う。
高電圧側電圧を検出するための電圧センサが故障していない場合は、DC/DCコンバータを通常モードとし、電圧変換はスイッチング処理で行っており、高電圧側電圧を検出するための電圧センサが故障した場合は、高電圧側電圧を検知できなくなるため、第2のスイッチング素子をオン状態に固定する。
高電圧側電圧を検出するための電圧センサが故障しているとき、高電圧側電圧と低電圧側電圧は、ある一定の関係を保ちながら制御を続けるが、高電圧側電圧を検出するための電圧センサが故障しているため、電動機の動作が発電/駆動と変化したときの高電圧側電圧の変化を検知できず、安全な状態で運転できない。
その結果、高電圧側電圧が過度に大きくなると、DC/DCコンバータの回路の破壊を引き起こし、高電圧側電圧が過度に小さくなると、電動機を制御するために必要な電圧が足りず、制御不能状態に陥る。
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、DC/DCコンバータにおける高電圧側電圧を検出するための電圧センサの故障に対して、DC/DCコンバータの回路故障を防止し、DC/DCコンバータを引き続き制御できるようにすることを目的とする。
この発明に係るDC/DCコンバータの制御装置においては、一端が直流電源に接続されているリアクトルと、複数の半導体スイッチング素子を含んで構成され前記リアクトルの他端に接続されているスイッチング回路とを有し、直流電源から入力された入力電圧を変換し、変換後の入力電圧を出力電圧として出力するDC/DCコンバータにおいて、入力電圧である低電圧側電圧を検出するための低電圧側電圧センサと、低電圧側電圧センサによって検出された入力電圧を出力する低電圧側電圧検出器と、出力電圧である高電圧側電圧を検出するための第1の高電圧側電圧センサと、第1の高電圧側電圧センサによって検出された出力電圧を出力する第1の高電圧側電圧検出器と、出力電圧である高電圧側電圧を検出するための第2の高電圧側電圧センサと、第2の高電圧側電圧センサによって検出された出力電圧を出力する第2の高電圧側電圧検出器と、第1の高電圧側電圧センサと第2の高電圧側電圧センサの故障を検出する故障検出手段とを備え、低電圧側電圧検出器による低電圧側検出電圧と、第1の高電圧側電圧検出器による第1の高電圧側検出電圧と、第2の高電圧側電圧検出器による第2の高電圧側検出電圧を用いて、複数の半導体スイッチング素子のそれぞれのオンおよびオフを切り替え制御するものである。
この発明に係るDC/DCコンバータの制御装置によれば、DC/DCコンバータの高電圧側電圧を検出するための2つの電圧センサを有しており、高電圧側の半導体スイッチング素子をオンして高電圧側電圧を検出するための電圧センサの異常を監視することができるため、高電圧側電圧を検出するための一方の電圧センサが故障しても、故障検知されていない方の高電圧側電圧を検出するための他方の電圧センサでモニタし、高電圧側電圧の故障検知が可能であり、DC/DCコンバータの回路故障を防止し、DC/DCコンバータを引き続き制御することができる。
この発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータの制御装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態2におけるDC/DCコンバータの制御装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態2に係るDC/DCコンバータの制御装置における高電圧側推定電圧の推定と電圧センサの故障検知を実施する制御の動作の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態2に係るDC/DCコンバータの制御装置における駆動側の電動機の誘起電圧と回転数の関係を示す図である。 この発明の実施の形態2に係るDC/DCコンバータの制御装置における発電側の電動機の誘起電圧と回転数の関係を示す図である。 この発明の実施の形態3,4におけるDC/DCコンバータの制御装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態3に係るDC/DCコンバータの制御装置において、誘起電圧が低いときにおける電圧センサの故障を検知する処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態3に係るDC/DCコンバータの制御装置において、高電圧側電圧を検出する電圧センサの故障判定の処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態3に係るDC/DCコンバータの制御装置において、高電圧側電圧を検出する電圧センサの故障判定の処理の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態4に係るDC/DCコンバータの制御装置において、高電圧側推定電圧が低いときにおける高電圧側電圧を検出するための電圧センサの故障を検知する処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態であるDC/DCコンバータの制御装置の構成例を示しており、先ず、実施の形態1について説明する。
この発明の実施の形態1におけるDC/DCコンバータの制御装置は、次のように構成されている。
図1に示すように、DC/DCコンバータ(電力変換装置)100は、リアクトル102と、スイッチング回路を構成する第1の半導体スイッチング素子(低電圧側の半導体スイッチング素子)103と第2の半導体スイッチング素子(高電圧側の半導体スイッチング素子)104から成る半導体モジュール107と、低電圧側コンデンサ101と、第1の半導体スイッチング素子103と第2の半導体スイッチング素子104を有しており、制御装置300によって制御されるように構成されている。
また、DC/DCコンバータ100の低電圧側(端子100a−端子100b間)には直流電源である高電圧バッテリ1を、高電圧側(端子100c−端子100d間)には電動機2をそれぞれ接続している。電動機2は、DC/DCコンバータ100からの出力を制御するインバータを具備するものであって、図1においては、電動機2にこのインバータを含めて表している。即ち、電動機2は、インバータに電気的に接続された直流電源からの電力供給を受けて動力を発生する。また、電動機2は、このような電動機の機能に加えて、発電機の機能を有しても良い。
ここで、上述のインバータは、直流電源と電動機2との間で電力変換を行う直流交流変換装置である。インバータは、直流電源の正極に接続される正極電線と直流電源の負極に接続される負極電線との間に直列接続された2個のスイッチング素子が、電動機2の3相各相(U相、V相、W相)の巻線に対応して3セット設けられたブリッジ回路に構成されている。正極側のスイッチング素子と負極側のスイッチング素子とを直列接続する接続点は、対応する相の巻線に接続される。スイッチング素子には、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)や、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等のチップが用いられる。
図1は、電動機が1つのシステムを表しているが、電動機が2つのシステムも存在し、その場合、1つの電動機は駆動側として使用され、もう1つの電動機は発電側として使用される。
なお、各半導体スイッチング素子103,104は、例えば、それぞれIGBTと、それに逆並列に接続されたダイオードで構成される。
さらに、DC/DCコンバータ100は、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201a、第2の電圧センサ201b、低圧側電圧を検出するための電圧センサ203を有している。故障検出手段301において、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの値は、第1の高電圧側電圧検出器401に出力され、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの値は、第2の高電圧側電圧検出器402に出力され、低電圧側電圧を検出するための電圧センサ203の値は、低電圧側電圧検出器403に出力される。リアクトル102を流れる電流を検出する電流センサ202の検出値は制御装置300に入力される。
図1において、DC/DCコンバータ(電力変換装置)100は、低電圧側と高電圧側との間で双方向の電力変換が可能な双方向型のものであり、低電圧側の端子である端子100a−端子100b間に入力された入力電圧(低電圧側電圧)を、入力電圧(低電圧側電圧)以上の電圧に昇圧し、昇圧後の出力電圧(高電圧側電圧)を高電圧側の端子である端子100c−端子100d間に出力するものである。
第1の半導体スイッチング素子103は一端が低電圧側コンデンサ101の負極側端子に接続され、他端がリアクトル102を介して低電圧側コンデンサ101の正極側端子に接続されている。
第2の半導体スイッチング素子104は一端が第1の半導体スイッチング素子103の他端に接続され、他端が高電圧側コンデンサ105の正極側端子に接続される。高電圧側コンデンサ105の負極側端子は第1の半導体スイッチング素子103の一端に接続されている。また、高電圧側コンデンサ105と並列に高電圧側放電抵抗106が接続されている。
低電圧側コンデンサ101は入力電圧(低電圧側電圧)を平滑化する。リアクトル102はエネルギー蓄積用である。半導体モジュール107は入力電圧(低電圧側電圧)を出力電圧(高電圧側電圧)まで昇圧する。なお、半導体モジュール107の各半導体スイッチング素子103、104は、この実施の形態においてはゲート信号がHighの時にオンする。高電圧側コンデンサ105は出力電圧(高電圧側電圧)を平滑化する。高電圧側放電抵抗106は、高電圧側コンデンサ105に蓄えられた電荷を解放するために使われる。制御装置300は各半導体スイッチング素子103、104のゲート信号を生成し、各半導体スイッチング素子103〜104をオン、オフ動作させる。
故障検出手段301において、第1の高電圧側電圧検出器401で検出された第1の高電圧側検出電圧V2Sに基づき高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障を検出すると、制御装置300は、第2の半導体スイッチング素子104をオンするとともに、第2の高電圧側電圧検出器402から出力される第2の高電圧側検出電圧V2Mを用いて、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障を検出する。これにより、制御装置300は、第2の半導体スイッチング素子104をオンするとともに、第1の高電圧側電圧検出器401でモニタされる第1の高電圧側検出電圧V2Sを用いて、高電圧側出力電圧の異常を検知でき、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障後や高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障後も運転継続可能である。
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2について説明する。
図2は、この発明の実施の形態2を説明するためのDC/DCコンバータの制御装置を示す構成図である。
実施の形態2におけるDC/DCコンバータの制御装置の基本的な構成は、実施の形態1と同じであるが、実施の形態2においては、図2に示すように、動作情報取得手段302は、電動機2の動作情報(電動機の回転数N、第2の半導体スイッチング素子104のスイッチング情報)を取得し、各々の状態をモニタする。また、高電圧側電圧推定手段303が設けられ、第1の高電圧側電圧検出器401、第2の高電圧側電圧検出器402、動作情報取得手段302からの情報が入力される。
図3は、この発明の実施の形態2を説明するための高電圧側推定電圧の推定方法と、高電圧側推定電圧と高電圧側検出電圧から、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aと、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障を検知する処理の流れを表したフローチャートである。
図3に示すように、電動機2を制御するインバータが全ゲートオフした状態(ステップS201)で、最初に高電圧側推定電圧V2estの初期値とサンプリング周期Tsampの初期値をセットする(ステップS202)。
電動機の回転数Nから電動機の誘起電圧Vtrc(駆動側)を計算し、また高電圧側推定電圧V2estの初期値とサンプリング周期Tsampと高電圧側コンデンサ105の最大値Cmaxと高電圧側放電抵抗106の最大値Rmaxから高電圧側電圧推定手段303において高電圧側推定電圧V2estを計算する(ステップS203)。
第1の高電圧側検出電圧V2Sと高電圧側推定電圧V2estの差分があらかじめ決められた所定値以上のとき(ステップS204)、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障を検知し(ステップS205)、第2の半導体スイッチング素子104をオンする(ステップS206)。
第2の高電圧側検出電圧V2Mと高電圧側推定電圧V2estの差分があらかじめ決められた所定値以上のとき(ステップS207)、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障を検知し(ステップS208)、第2の半導体スイッチング素子104をオンする(ステップS209)。
上記条件どちらも満たさない場合、再度、高電圧側推定電圧V2estの初期値とサンプリング周期Tsampの初期値をセットし(ステップS210)、高電圧側推定電圧V2estの初期値とサンプリング周期Tsampの初期値から高電圧側推定電圧V2estを計算する(ステップS203)。ここで、高電圧側推定電圧V2estの初期値V2iniは、高電圧側推定電圧V2estと、第1の高電圧側検出電圧V2Sと、第2の高電圧側検出電圧V2Mと、電動機の誘起電圧Vtrc(駆動側)と電動機の誘起電圧Vgen(発電側)のうち、最も大きい値をセットする。なお、電動機の誘起電圧Vtrc、Vgenは、電動機の回転数Nから算出される。
このように、高電圧側推定電圧はモニタされた値ではなく推定値であるため、センサを増やさずに故障検知できる。
本実施の形態では、放電手段として高電圧側放電抵抗を用いた構成としているが、定電流回路等その他の構成であったとしても、同様の効果が得られる。
図4、図5は、この発明の実施の形態2における電動機の誘起電圧と回転数の関係を示した図である。図4は、電動機の駆動側(力行動作状態)における電動機2の回転数Nと誘起電圧Vtrcの関係を、最高回転数Nmaxと最高誘起電圧Vtrcmの範囲内で表しており、また図5は、発電側(発電・回生動作状態)における電動機2の回転数Nと誘起電圧Vgenの関係を、最高回転数Nmaxと最高誘起電圧Vgenmの範囲内で表している。
図4、図5のように、電動機の誘起電圧Vtrc,Vgenは、電動機の回転数Nに比例しているため、電動機の回転数Nから電動機の誘起電圧Vtrc,Vgenを求めることができ、2つの電動機を有するシステムにおいては、2つの電動機の回転数を計測し、駆動側と発電側のそれぞれで、電動機の誘起電圧Vtrc,Vgenを求める。
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3について説明する。
図6は、この発明の実施の形態3を説明するためのDC/DCコンバータの制御装置を示す構成図である。
実施の形態3におけるDC/DCコンバータの制御装置の基本的な構成は、図1に示されたものと同じであるが、実施の形態3においては、図6に示すように、高電圧バッテリ1の電圧を検出するバッテリ電圧センサ204によって検出された電圧の情報を出力するバッテリ電圧検出器404を設けている。また、第1の高電圧側電圧検出器401、第2の高電圧側電圧検出器402、低電圧側電圧検出器403およびバッテリ電圧検出器404からの出力が入力され、第1の電圧センサ201aと第2の電圧センサ201bの故障を検出するための故障検知器304を設けている。更に、電動機2の誘起電圧が低いときの処理を実行する処理部501を設けている。
図7は、この発明の実施の形態3を説明するためのもので、電動機2の誘起電圧が低いときに第2の半導体スイッチング素子104をオンしてから、高電圧側電圧を検出するための電圧センサの故障を検知する流れを表したフローチャートである。
図7のように、高電圧バッテリ1のバッテリ電圧Vbattと電動機の誘起電圧Vtrc(駆動側)の差分があらかじめ決められた所定値以上のとき、並びにバッテリ電圧Vbattと電動機の誘起電圧Vgen(発電側)の差分があらかじめ決められた所定値以上のとき(ステップS501)、第2の半導体スイッチング素子104をオンし(ステップS502)、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aと高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定を行う(ステップ503)。
図8、図9は、この発明の実施の形態3を説明するためのもので、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aと高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定の流れを表したフローチャートであり、図7におけるステップS503における高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aと、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定処理部分の詳細フローチャートである。
図8のように、低電圧側検出電圧V1と第1の高電圧側検出電圧V2Sの差の絶対値と、バッテリ電圧Vbattと第1の高電圧側検出電圧V2Sの差の絶対値の条件によって(ステップ601)、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aが故障したことを検知/確定する(ステップS602、ステップS603)。
即ち、第1の高電圧側検出電圧V2Sと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下であり、第1の高電圧側検出電圧V2Sとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上であれば、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障判定条件成立となる。また、第1の高電圧側検出電圧V2Sと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下ではなく、第1の高電圧側検出電圧V2Sとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上でないならば、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障判定条件不成立となる。
また、図9のように、低電圧側検出電圧V1と第2の高電圧側検出電圧V2Mの差の絶対値と、バッテリ電圧Vbattと第2の高電圧側検出電圧V2Mの差の絶対値の条件によって(ステップS701)、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bが故障したことを検知/確定する(ステップS702、ステップS703)。
即ち、第2の高電圧側検出電圧V2Mと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下であり、第2の高電圧側検出電圧V2Mとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上であれば、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定条件成立となる。また、第1の高電圧側検出電圧V2Mと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下ではなく、第1の高電圧側検出電圧V2Mとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上でないならば、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定条件不成立となる。
このようにして、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aが故障したか、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bが故障したかを判定する。
このように、新たなセンサを追加することなく故障検知でき、電動機の誘起電圧Vtrc,Vgenが低いときに第2の半導体スイッチング素子104をオンして故障検知することで、電動機の逆起電力により、電動機の誘起電圧Vtrc,Vgenがバッテリ電圧Vbattより大きい場合にバッテリが過充電となり、バッテリ劣化の恐れがあるが、第2の半導体スイッチング素子104をオンすると、電動機の誘起電圧Vtrcがバッテリ電圧Vbattより大きい状態を防止でき、過充電を防止できる。
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4について説明する。実施の形態4におけるDC/DCコンバータの制御装置の基本的な構成は、図1に示されたものと同じであるが、実施の形態4においては、図6に示すように、高電圧側電圧推定手段303からの情報を受け、高電圧側推定電圧が低いときの処理を実行する処理部502を設けている。
図8は、この発明の実施の形態4を説明するためのもので、高電圧側推定電圧が低いときに、第2の半導体スイッチング素子104をオンしてからセンサの故障を検知する流れを表したフローチャートである。
図10のように、高電圧側推定電圧V2estがあらかじめ決められた所定値以下のとき(ステップS801)、第2の半導体スイッチング素子104をオンし(ステップS802)、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aと高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定を行う(ステップS803)。
また、図10における高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aと高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定処理部分は、前述の実施の形態3の場合と同様である。
即ち、図8のように、第1の高電圧側検出電圧V2Sと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値と、第1の高電圧側検出電圧V2Sとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値の条件によって(ステップS601)、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aが故障したことを検知/確定する(ステップS602,ステップS603)。
第1の高電圧側検出電圧V2Sと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下であり、第1の高電圧側検出電圧V2Sとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上であれば、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障判定条件成立となる。また、第1の高電圧側検出電圧V2Sと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下ではなく、第1の高電圧側検出電圧V2Sとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上でないならば、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障判定条件不成立となる。
また図9のように、低電圧側検出電圧V1と第2の高電圧側検出電圧V2Mの差の絶対値の条件によって(ステップS701)、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bが故障したことを検知/確定する(ステップS702、ステップS703)。
第2の高電圧側検出電圧V2Mと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下であり、第2の高電圧側検出電圧V2Mとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上であれば、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定条件成立となる。また、第1の高電圧側検出電圧V2Mと低電圧側検出電圧V1の差の絶対値が予め決められた所定値以下ではなく、第1の高電圧側検出電圧V2Mとバッテリ電圧Vbattの差の絶対値が予め決められた所定値以上でないならば、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの故障判定条件不成立となる。
このようにして、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aが故障したか、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bが故障したかを判定する。
このように、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aもしくは、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bのどちらかが故障している状態でも、過電圧ではない状態で、DC/DCコンバータを安全にゲートオンできる。
実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5について説明する。実施の形態5におけるDC/DCコンバータの制御装置の基本的な構成は、図1に示されたものと同じである。
高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの検出精度を高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bより高精度のものとし、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bの検出遅延を高電圧側電圧を、検出するための第1の電圧センサ201aより短いものとしている。DC/DCコンバータは高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aを用いて出力電圧を制御し、電動機2のインバータは高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bを用いて電動機2を制御することを特徴とする構成である。このような構成によって、機能を分散させることで、同一機能を持ったセンサを用いる必要がなく、コスト低減が図れる。
実施の形態6.
以下、この発明の実施の形態6について説明する。実施の形態6におけるDC/DCコンバータの制御装置の基本的な構成は、図1に示されたものと同じである。
高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの検出精度を、前記高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bより高精度のものとし、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの検出遅延を前記高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bより短いものとしている。DC/DCコンバータは高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aを用いて出力電圧を制御し、電動機2のインバータは高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aを用いて電動機2を制御し、高電圧側電圧を検出するための第1の電圧センサ201aの故障を検出したとき、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bを用いたことを特徴とする構成である。このような構成によって、高電圧側電圧を検出するための第2の電圧センサ201bを安価にできる。
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの実施の形態の可能な組み合わせを全て含むことは言うまでもない。また、実施の形態では半導体スイッチ素子が2つの構成について述べたが、半導体スイッチング素子を3つ以上使用した構成であっても、同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることができ、また、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。
1 高電圧バッテリ、100 DC/DCコンバータ、101 低電圧側コンデンサ、102 リアクトル、103 第1の半導体スイッチング素子(低電圧側の半導体スイッチング素子)、104 第2の半導体スイッチング素子(高電圧側の半導体スイッチング素子)、105 高電圧側コンデンサ、106 高電圧側放電抵抗、201a 第1の電圧センサ、201b 第2の電圧センサ、203 電圧センサ、204 バッテリ電圧センサ、300 制御装置、301 故障検出手段、302 動作情報取得手段、303 高電圧側電圧推定手段、304 故障検出器、401 第1の高電圧側電圧検出器、402 第2の高電圧側電圧検出器、403 低電圧側電圧検出器、404 バッテリ電圧検出器、501,502 処理手段

Claims (5)

  1. 一端が直流電源に接続されているリアクトルと、複数の半導体スイッチング素子を含んで構成され前記リアクトルの他端に接続されているスイッチング回路とを有し、
    前記直流電源から入力された入力電圧を変換し、変換後の前記入力電圧を出力電圧として出力するDC/DCコンバータにおいて、
    前記入力電圧である低電圧側電圧を検出するための低電圧側電圧センサと、
    前記低電圧側電圧センサによって検出された電圧を出力する低電圧側電圧検出器と、
    前記出力電圧である高電圧側電圧を検出するための第1の高電圧側電圧センサと、
    前記第1の高電圧側電圧センサによって検出された電圧を出力する第1の高電圧側電圧検出器と、
    前記出力電圧である高電圧側電圧を検出するための第2の高電圧側電圧センサと、
    前記第2の高電圧側電圧センサによって検出された電圧を出力する第2の高電圧側電圧検出器と、
    前記第1の高電圧側電圧センサと前記第2の高電圧側電圧センサの故障を検出する故障検出手段とを備え、
    前記低電圧側電圧検出器による低電圧側検出電圧と、前記第1の高電圧側電圧検出器による第1の高電圧側検出電圧と、前記第2の高電圧側電圧検出器による第2の高電圧側検出電圧を用いて、前記複数の半導体スイッチング素子のそれぞれのオンおよびオフを切り替え制御することを特徴とするDC/DCコンバータの制御装置。
  2. 前記第1の高電圧側検出電圧もしくは前記第2の高電圧側検出電圧と、高電圧側推定電圧との比較により、対応する高電圧側電圧を検出するための高電圧側電圧センサの故障を検出し、一方の高電圧側電圧を検出するための高電圧側電圧センサの故障を検出したとき、
    前記リアクトル端と前記DC/DCコンバータの高電位側の間に接続された高電圧側の半導体スイッチング素子をオンするとともに、
    故障検知されていない方の高電圧側電圧を検出するための高電圧側電圧センサに対応する高電圧側電圧検出器で出力される高電圧側検出電圧を用いて、前記出力電圧の異常を検知し、
    故障検知されていない方の高電圧側電圧を検出するための高電圧側電圧センサに対応する高電圧側電圧検出器で出力される高電圧側検出電圧と、前記低電圧側電圧センサに対応する低電圧側電圧検出器で出力される低電圧側検出電圧を用いて、高電圧側電圧センサの故障を検出することを特徴とする請求項1に記載のDC/DCコンバータの制御装置。
  3. 前記DC/DCコンバータに接続される電動機の回転数から計算される誘起電圧を示す電動機の誘起電圧情報および、前記高電圧側の半導体スイッチング素子のスイッチング状態を示す駆動情報が、前記高電圧側の半導体スイッチング素子がオフに固定された状態であると示すとき、
    前記DC/DCコンバータの放電抵抗に加わる誘起電圧情報および、前記放電抵抗の値と前記DC/DCコンバータのコンデンサの値によって、高電圧側電圧を推定することを特徴とする請求項2に記載のDC/DCコンバータの制御装置。
  4. 前記DC/DCコンバータに接続される電動機の誘起電圧を示す電動機の誘起電圧情報を取得する動作情報取得手段を備え、
    前記低電圧側検出電圧と前記電動機の誘起電圧の差分があらかじめ決められた所定値以下のとき、前記リアクトル端と前記DC/DCコンバータの高電位側の間に接続された半導体スイッチング素子をオンするとともに、
    前記低電圧側検出電圧と前記高電圧側検出電圧の比較により、高電圧側検出器の故障を検出することを特徴とする請求項2に記載のDC/DCコンバータの制御装置。
  5. 前記電動機の誘起電圧情報および前記高電圧側の半導体スイッチング素子のスイッチング状態を示す駆動情報から高電圧側電圧を推定する高電圧側電圧推定手段を備え、前記高電圧側電圧推定手段で得られたDC/DCコンバータの高電圧側推定電圧があらかじめ決められた所定値以下のときに前記リアクトル端と前記DC/DCコンバータの高電位側の間に接続された前記高電圧側の半導体スイッチング素子をオンすることを特徴とする請求項4に記載のDC/DCコンバータの制御装置。
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