DE112017007513T5

DE112017007513T5 - Stromumwandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007513T5
Application number: DE112017007513.0T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Kihara; Yuta Komatsu; Takashi Kaneyama; Masaki Sawamura; Noriyuki Wada; Yuya Tanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2020-04-02
Also published as: CN110603723A; US20200195146A1; JP6756454B2; CN110603723B; US10910950B2; JPWO2018207224A1; WO2018207224A1

Abstract

Eine Stromumwandlungsvorrichtung, die einen Zwischenkondensator beinhaltet, der einen Lade- und EntladeBetrieb ausführt, und ein Spannungssensor, der eine Spannung des Zwischenkondensators detektiert, und einen Stromsensor beinhaltet, der einen in einer Drosselspule fließenden Strom detektiert, und eine Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die bestimmt, dass es eine Abnormalität des Spannungssensors gibt, unter Verwendung eines Stromwerts, der basierend auf einem detektierten Wert aus dem Stromsensor berechnet wird, wobei ein Verstärkungsfehler, ein Versatzfehler und ein Anhaftungsfehler des Spannungssensors detektiert werden können.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromumwandlungsvorrichtung, die eine Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlung ausführt.
Hintergrund
Eine existierende Gleichstrom-Gleichstrom-Umwandlungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass Spannung einer Gleichstromversorgung durch Heraufstufen oder Herunterstufen durch Steuern einer Energiemenge, die in einer Drosselspule akkumuliert oder daraus abgegeben wird, Nutzen einer Ein/Aus-Operation eines Halbleiterschalters in eine vorbestimmte Spannung umgewandelt wird, und die umgewandelte Spannung an eine Lastvorrichtung wie etwa einen Motor ausgegeben wird. Weiterhin wird ein Satz einer Ladung und Entladung eines Kondensators ausgeführt, um die an die Drosselspule angelegte Spannung zu reduzieren.
Auch wird unter Verwendung eines Halbleitermoduls, bei welchem erste bis vierte Halbleiterumschaltschaltungen in Reihe geschaltet sind, Laden und Entladen durch das Verbinden eines Endes eines Kondensators zum Laden und Entladen (eines Zwischenkondensators) mit einem Verbindungspunkt der ersten Halbleiter-Umschaltschaltung und der zweiten Umschaltschaltung, Verbinden eines anderen Endes mit einem Verbindungspunkt der dritten Halbleiter-Umschaltschaltung und der vierten Halbleiter-Umschaltschaltung und Steuern der ersten bis vierten Halbleiter-Umschaltschaltungen ausgeführt. Weiterhin, damit eine Überspannung nicht an erste bis vierte Halbleiter-Umschaltschaltungen angelegt wird, wird ein Wert von der in dem Zwischenkondensator akkumulierten Spannung, welcher eine Ladung oder Entladung gemäß einer Ein/Aus-Operation einer Halbleiter-Umschaltschaltung ausführt, durch einen Spannungssensor detektiert, und wird eine Steuerung des Ladens, so dass ein Heraufstufen nicht auf oder über einen Referenz-Heraufstuf-Spannungswert ausgeführt wird, oder eine Steuerung des Entladens, so dass ein Herunterstufen nicht auf oder unter einen Referenz-Herunterstuf-Spannungswert ausgeführt wird, ausgeführt (Patentdokument 1).
Weiterhin gibt es, ein Auftreten eine abnormalen Zustands visualisierend, bei dem ein Spannungswert eines Stromumwandlungseinheits-Zwischenkondensators nicht normal detektiert werden kann, aufgrund einer Abnormalität eines Spannungssensors oder dergleichen, einen Vorschlag zum Messen einer Zeit ab einem Start des Ladens und einem Wert akkumulierter Spannung und Stoppen von Stromumwandlungssteuerung unter der Annahme, dass in dem Zwischenkondensator akkumulierte Spannung unzureichend ist, wenn der Wert der, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstreicht, akkumulierten Spannung nicht auf oder über einen eingestellten Spannungswert ansteigt (Patentdokument 2).
Zitateliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 5,457,559
Patentdokument 2: JP-A-2013-074724

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch weist eine Stromumwandlungsvorrichtung, die in Patentdokument 2 beschrieben ist, einen Timer auf, der ab einem Zeitpunkt, zu welchem das Laden eines Zwischenkondensators ausgeführt werden kann, misst, und es wird bestimmt, dass es eine Abnormalität bei einem Spannungssensor gibt, der die Zwischenkondensator-Spannung detektiert, wenn die Zwischenkondensator-Spannung nicht auf oder über einen Wert ansteigt, bei welchem Spannungsdetektion startet, obwohl eine gemessene Zeit gleich oder größer als eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Daher gibt es ein Problem damit, dass eine Abnormalität des Spannungssensors nicht detektiert werden kann, wenn ein Verstärkungsfehler, der eine Abnormalität ist, wie etwa ein durch den Spannungswert detektierter Wert, eine andere Verstärkung als Eins in Bezug auf einen wahren Wert aufweist, im Spannungssensor auftritt, oder wenn ein Versatzfehler, der eine Abnormalität der Art ist, dass ein durch den Spannungssensor detektierter Wert in Bezug auf einen wahren Wert versetzt ist, auftritt. Ein Grund dafür ist, dass die Art der in Patentdokument 1 beschriebenen Stromumwandlungsvorrichtung der Art ist, dass allgemeine Rückkopplungssteuerung so ausgeführt wird, dass ein detektierter Wert einer Zwischenkondensatorspannung und ein Zielwert übereinstimmen, aufgrund wessen der detektierte Wert von Zwischenkondensatorspannung und der Zielwert koinzidieren. Weiterhin kann ein Abnormalität des Spannungssensors nicht detektiert werden, selbst wenn es einen Auftritt eines Anhaftungsfehlers gibt, welches eine Abnormalität ist, dass ein durch den Spannungssensor detektierter Wert in einer Region hängen bleibt, die auf oder über einem Wert eingestellt ist, zu welchem die Spannungsdetektion startet.
Die Erfindung, die erdacht worden ist, um das vorstehende beschriebene Problem zu lösen, weist eine Aufgabe des Erhaltens einer Stromumwandlungsvorrichtung so auf, dass eine Verstärkungsfehler, ein Versatzfehler und ein Anhaftungsfehler eines Spannungssensors, der ein Zwischenkondensatorspannung detektiert, detektiert werden kann.
Problemlösung
Die Erfindung ist eine Stromumwandlungsvorrichtung, die beinhaltet eine Umschaltschaltung, einen Kondensator, der eine Laden- und Entladen-Operation gemäß einem Umschalten der Umschaltschaltungausführt und einen Spannungssensor, der eine Spannung am Kondensator detektiert, und ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromsensor, der einen aus einer den Kondensator enthaltenden Schaltung zugeführten Strom detektiert, und ein Abnormalitäts-Bestimmungsmittel, das bestimmt, dass es eine Abnormalität des Spannungssensors gibt, basierend auf einem Wert eines Stroms, welcher durch dem Stromsensor detektiert wird, und einer Lade- und Entlade-Operation des Kondensators, bereitgestellt werden.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Stromumwandlungsvorrichtung der Erfindung kann ein Verstärkungsfehler, ein Versatzfehler und ein Anhaftungsfehler eines Spannungssensors detektiert werden.
Figurenliste

Fig. list ein Stromumwandlungsvorrichtungs-Schaltungsdiagramm zum Beschreiben einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2A ist ein Schaltungsdiagramm zum Beschreiben eines ersten Betriebsmodus der ersten Ausführungsform der Erfindung.
2B ist ein Schaltungsdiagramm zum Beschreiben eines zweiten Betriebsmodus der ersten Ausführungsform der Erfindung.
2C ist ein Schaltungsdiagramm zum Beschreiben eines dritten Betriebsmodus der ersten Ausführungsform der Erfindung.
2D ist ein Schaltungsdiagramm zum Beschreiben eines vierten Betriebsmodus der ersten Ausführungsform der Erfindung.
3 ist ein Timing-Diagramm zum Beschreiben einer Schaltungsoperation der ersten Ausführungsform der Erfindung, wenn ein Heraufstufverhältnis N kleiner als das 2-fache ist, und wenn in einem stromführenden Zustand.
4 ist ein Timing-Diagramm zum Beschreiben einer Schaltungsoperation der ersten Ausführungsform der Erfindung, wenn das Heraufstufverhältnis N 2-fach oder größer ist, und wenn in einem stromführenden Zustand.
5A ist ein Spannungs-Wellenformdiagramm zum Beschreiben eines Verstärkungsfehlers oder eines Versatzfehlers eines Spannungssensors der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5B ist ein Spannungs-Wellenformdiagramm zum Beschreiben eines Verstärkungsfehlers oder eines Versatzfehlers des Spannungssensors der ersten Ausführungsform der Erfindung.
6A ist ein Spannungs-Wellenformdiagramm zum Beschreiben eines Anhaftungsfehlers des Spannungssensors der ersten Ausführungsform der Erfindung.
6B ist ein Spannungs-Wellenformdiagramm zum Beschreiben eines Haftungsfehlers des Spannungssensors der ersten Ausführungsform der Erfindung.
7 ist ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
8 ist ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
9 ist noch ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, bei welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
10 ist noch ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
11 ist noch ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
12 ist noch ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
13 ist noch ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität in dem Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
14 ist noch ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, bei dem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
15 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die bei der in 1 gezeigten Stromumwandlungsvorrichtung auftritt.
16 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels 2 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die in der in 1 gezeigten Stromumwandlungsvorrichtung verwendet wird.
17 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels 3 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die in der in 1 gezeigten Stromumwandlungsvorrichtung verwendet wird.
18 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels 4 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die in der in 1 gezeigten Stromumwandlungsvorrichtung verwendet wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
1 ist ein Stromumwandlungsvorrichtungs-Schaltungsdiagramm zum Beschreiben der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 1 gezeigt, ist die Stromumwandlungsvorrichtung 50 konfiguriert aus einer Drosselspule 1, einem Halbleitermodul 2, das aus einer ersten Halbleiterumschaltschaltung 2a, einer zweiten Halbleiterumschaltschaltung 2b, einer dritten Halbleiterumschaltschaltung 2c und und einer vierten Halbleiterumschaltschaltung 2d, einem Niederspannungsseiten-Kondensator 3, einem Hochspannungsseiten-Kondensator 4, einem Zwischenkondensator 5, einem Steuermittel 6, das die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a, die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b, die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c und die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d steuert, einem Spannungssensor 7, der eine End-zu-End-Spannung V0 (ein V0 wahrer Wert) des Zwischenkondensators detektiert, und einem Stromsensor 8, der einen durch die Drosselspule 1 fließenden Strom detektiert.
Das Steuermittel 6 beinhaltet eine Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a, die bestimmt, dass es eine Abnormalität des Spannungssensors 7 gibt, unter Verwendung eines Stromwerts, der basierend auf einem durch den Stromsensor 8 detektierten Wert berechnet wird.
Auch ist eine Hochspannungsbatterie 51 mit einer Niederspannungsseite (zwischen P1 und N1) der Stromumwandlungsvorrichtung 50 verbunden und ist ein Motor 52 mit einer Hochspannungsseite (zwischen P2 und N2) verbunden. Jede der ersten bis vierten Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d ist beispielsweise aus einem IGBT (isolierter Gatter-Bipolartransistor) und einer anti-parallel zum IGBT verbundenen Diode konfiguriert.
In 1 ist die Stromumwandlungsvorrichtung 50 ein bidirektionaler Typ so, dass eine bidirektionale Umwandlung zwischen der Niederspannungsseite und der Hochspannungsseite ausgeführt werden kann, wobei eine Eingangsspannung (eine Niederspannungsseiten-Spannung) V1, die zwischen P1 und N1 eingegeben wird, die Niederspannungsseitenanschlüsse sind, auf eine Spannung gleich oder größer als die Eingangsspannung V1 heraufgestuft wird, und eine Ausgangsspannung (eine Hochspannungsseiten-Spannung) V2 nach dem Heraufstufen zwischen P2 und N2 ausgegeben wird, die Hochspannungsseitenanschlüsse sind.
Ein Ende der ersten Halbleiterumschaltschaltung 2a ist mit einem negativen Elektrodenseitenanschluss des Niederspannungsseiten-Kondensators 3 verbunden. Ein Ende der zweiten Halbleiterumschaltschaltung 2b ist mit dem anderen Ende der ersten Halbleiterumschaltschaltung 2a verbunden und das andere Ende ist über die Drosselspule 1 mit einem Positivseitenanschluss des Niederspannungsseiten-Kondensators 3 verbunden. Ein Ende der dritten Halbleiterumschaltschaltung 2c ist mit dem anderen Ende der zweiten Halbleiterumschaltschaltung 2b verbunden. Ein Ende der vierten Halbleiterumschaltschaltung 2d ist mit dem anderen Ende der dritten Halbleiterumschaltschaltung 2c verbunden und das andere Ende ist mit einem Positivelektrodenseitenanschluss des Hochspannungsseiten-Kondensators 4 verbunden. Weiterhin ist ein Ende des Zwischenkondensators 5 mit einem Zwischenverbindungspunkt des ersten Halbleiterumschaltelements 2a und der zweiten Halbleiterumschaltschaltung 2b verbunden und ist das andere Ende mit einem Zwischenverbindungspunkt der dritten Halbleiterumschaltschaltung 2c und des vierten Umschaltelements 2d verbunden.
Auch glättet der Niederspannungsseiten-Kondensator 1 die Eingangsspannung V1. Die Drosselspule 1 dient der Akkumulierung von Energie. Das Halbleitermodul 2 und der Zwischenkondensator 5 stufen die Eingangsspannung V1 bis zur Ausgangsspannung V2 auf. In der Ausführungsform wird jede der Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d des Halbleitermoduls 2 eingeschaltet, wenn ein Gattersignal hoch ist. Der Hochspannungsseiten-Kondensators 4 glättet die Ausgangsspannung V2. Das Steuermittel 6 erzeugt ein Gattersignal für jede der Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d und veranlasst jede der Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d, eine EIN/AUS-Operation unter Verwendung einer Schaltfrequenz fsw (einem Schaltzyklus Tsw) durchzuführen.
Zwei Zustände, die ein Zustand sind, wobei ein Motor 52 durch aus der Hochspannungsbatterie 51 dem Motor 52 zugeführten Strom angetrieben wird (eine Speise-Operation) und ein Zustand, bei dem mit dem Motor 52 in einem Stromerzeugungszustand erzeugter Strom der Hochspannungsbatterie 51 zugeführt wird (Regenerieroperation) als Betriebszustände der Stromumwandlungsvorrichtung 50 in einem Bereitschaftszustand existieren.
2A, 2B, 2C und 2D sind Schaltungsdiagramme zum Beschreiben von Betriebsmodi der ersten Ausführungsform der Erfindung. Als Betriebsmodi der Stromumwandlungsvorrichtung in einem Fließzustand (steady state) gibt es einen ersten Betriebsmodus bis einen vierten Betriebsmodus, wie in 2A, 2B, 2C und 2D gezeigt.
Wie in 2A gezeigt, ist der erste Betriebsmodus so, dass die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a und die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b in einem Ein-Zustand sind und die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c und die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d in einem Aus-Zustand sind und es einen Zustand des Akkumulierens von Energie in der Drosselspule 1 gibt, bei Stromgebung, und einen Zustand des Entladens der Energie der Drosselspule 1 beim Regenerieren.
Wie in 2B gezeigt, ist der zweite Betriebsmodus so, dass die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a und die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c im Ein-Zustand sind, die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b und die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d in einem Aus-Zustand sind und es einen Zustand des Akkumulierens von Energie im Zwischenkondensator 5 bei Speisung gibt, und einen Zustand des Entladens der Energie des Zwischenkondensators 5 beim Regenieren.
Wie in 2C gezeigt, ist der dritte Betriebsmodus so, dass die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b und die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d in einem Ein-Zustand sind, die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a und die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c in einem Aus-Zustand sind und es einen Zustand des Entladens von Energie des Zwischenkondensators 5 bei Speisung gibt und einen Zustand des Akkumulierens von Energie des Zwischenkondensators 5 beim Regenerieren.
Wie in 2D gezeigt, ist der vierte Betriebsmodus der Art, dass die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c und die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d in einem Ein-Zustand sind, die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a und die Halbleiterumschaltschaltung 2b in einem Aus-Zustand sind und es einen Zustand des Entladens von Energie der Drosselspule 1 gibt, bei Speisung, und einen Zustand des Akkumulierens von Energie in der Drosselspule 1 beim Regenerieren.
Durch Justieren von Zeitverhältnissen der Betriebsmodi in angemessener Weise kann die Eingangsspannung VI, welche eine Niederspannungsseitenspannungs-Eingabe zwischen dem Anschluss P1 und dem Anschluss N1 ist, auf eine beliebige Spannung heraufgestuft werden und als die Ausgangsspannung V2 zwischen dem Anschluss P2 und dem Anschluss N2 ausgegeben werden. Die Stromumwandlungsvorrichtung 50 ist der Art, dass eine Rückkopplungssteuerung durch das Steuermittel 6 ausgeführt wird, so dass ein detektierter Wert der End-zu-End-Spannung V0 (ein VO-Detektionswert) des Zwischenkondensators 5, welche durch den Spannungssensor 7 detektiert wird, und ein Zielwert der End-zu-End-Spannung V0 (ein VO-Zielwert), welches eine Spannung ist, die ein Halbes der Ausgangsspannung V2 ist, koinzidieren.
Es ist anzumerken, dass die Stromumwandlungsvorrichtung 50 der Art ist, dass sich ein Betrieb in einem Steady-State sich zwischen dann, wenn ein Heraufstufverhältnis N der Ausgangsspannung V2 in Bezug auf die Eingangsspannung V1 kleiner als zweimal ist, und wenn das Heraufstufverhältnis zweimal oder größer ist, unterscheidet. Eine Größenbeziehung zwischen der Eingangsspannung VI, der Ausgangsspannung V2 und der End-zu-End-Spannung V0 ist Ausgangsspannung V2 > Eingangsspannung V1 > End-zu-End-Spannung V0 im Falle des Ersteren und Ausgangsspannung V2 > End-zu-End-Spannung V0 > Eingangsspannung V1 im Falle des Letzteren.
Zuerst wird eine Beschreibung eines Betriebs gegeben in einem Speisungszustand, mit einem Heraufstufverhältnis N bei weniger als zweimal.
3 ist ein Timing-Diagramm zum Beschreiben einer Schaltungsoperation der ersten Ausführungsform der Erfindung, wenn das Heraufstufverhältnis N kleiner als zweifach ist, und wenn in einem Speisungszustand. 3 repräsentiert eine Beziehung in einem Betriebsmodus zwischen Gattersignalen S1, S2, S3 und S4 der erst en bis vierten Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d, dem VO-Zielwert und dem VO-Detektionswert, einer End-zu-End-Spannung VL der Drosselspule 1 (L) und einen durch die Drosselspule 1 fließenden Strom IL. IL_ave ist ein Durchschnittswert des durch die Drosselspule 1 fließenden Stroms IL.
Zuerst wird der zweite Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt, wie in 3 gezeigt. In diesem Fall wird die Energetisierung auf einem Pfad von der Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) über die Drosselspule 1 (L), die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c (S3), den Zwischenkondensator 5 (C0), und die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a (S1) zum Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) ausgeführt, wodurch Energie einer Gleichspannung des Niederspannungsseiten-Kondensators 3 sich zu der Drosselspule 1 und dem Zwischenkondensator 5 verschiebt. Auch wird Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 an die Drosselspule 1 angelegt.
Ein IL-Änderungsbetrag ΔIL_mode2 im zweiten Betriebsmodus wird durch Gleichung (1) unter Verwendung eines End-zu-End-Spannungs-VL-Mode 2 der Drosselspule 1 im zweiten Betriebsmodus, einer Induktanz L der Drosselspule 1 und einer Zeit ΔT_mode2 des zweiten Betriebsmodus ausgedrückt.
Hierin ist D ein Ein-Zustands-Tastverhältnis der ersten Halbleiterumschaltschaltung 2a und wird als D = 1 - Eingangsspannung V1 / Ausgangsspannung V2 ausgedrückt. Eine Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 ist ein Positivwert, eine Änderung der Richtung von ΔIL_mode2 ist positiv. (Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0) / L in Gleichung (1) ist ein Wert, der eine IL-Änderungsrate repräsentiert (Steigung) und wird als M_mode2 definiert.
[Math. 1] $\begin{array}{l} VL_mode2 = L \cdot Δ IL_mode2/ Δ T_mode2 \\ \Rightarrow Δ IL_mode2 = VL_mode2 \cdot Δ T_mode2/L \\ = (V 1 - V 0) \cdot D \cdot Tsw/L \end{array}$
Als Nächstes wird der vierte Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt. In diesem Fall wird Energetisierung auf einem Pfad von der Drosselspule 1 (L) über die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c (S3), die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d (S4), den Hochspannungsseiten-Kondensators 4 (C2) und den Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) zu der Drosselspule 1 (L) ausgeführt, wodurch in der Drosselspule 1 akkumulierte Energie sich zum Hochspannungsseiten-Kondensator 4 verschiebt. Auch wird Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 (Eingangsspannung V1 - 2 End-zu-End-Spannung V0) an die Drosselspule 1 angelegt. Weiter wird ein IL-Änderungsbetrag ΔIL_mode4 im vierten Betriebsmodus durch Gleichung (2) unter Verwendung einer End-zu-End-Spannung VL_mode4 der Drosselspule 1 im vierten Betriebsmodus und einer Zeit ΔT_mode4 der vierten Betriebsmodus ausgedrückt. Hier ist die Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 ein negativer Wert, aufgrund wessen eine Richtung der Änderung des ΔIL_mode4 negativ ist.
|Eingangsspannung V1 - 2 End-zu-End-Spannung V0| / L in Gleichung (2) ist ein Wert, der eine IL-Änderungsrate repräsentiert, und wird als M_mode4 definiert.
[Math. 2] $\begin{array}{l} VL_mode4 = L \cdot Δ IL_mode4/ Δ T_mode4 \\ \Rightarrow Δ IL_mode4 = VL_mode4 \cdot Δ T_mode4/L \\ = | V 1 - V 2 | \cdot (0.5 - D) \cdot Tsw/L \\ = | V 1 - 2 V 0 | \cdot (0.5 - D) \cdot Tsw/L \end{array}$
Als Nächstes wird der dritte Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt. In diesem Fall wird die Energetisierung auf einem Pfad vom Zwischenkondensator 5 (C0) durch die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d (S4), den Hochspannungsseiten-Kondensator 4 (C2), den Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1), die Drosselspule 1 (L) und die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b (S2) zum Zwischenkondensator 5 (C0) ausgeführt, wodurch in dem Zwischenkondensator 5 akkumulierte Energie sich zum Hochspannungsseiten-Kondensators 4 verschiebt und Energie in der Drosselspule 1 akkumuliert wird. Auch wird Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0 (= Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0) an die Drosselspule 1 angelegt. Weiter wird ein IL-Änderungsbetrag ΔIL_mode3 im dritten Betriebsmodus durch Gleichung (3) unter Verwendung einer End-zu-End-Spannung VL_mode3 der Drosselspule 1 im dritten Betriebsmodus und eine Zeit ΔT_mode3 des dritten Betriebsmodus ausgedrückt. DA Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0 (= Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0) ein positiver Wert ist, ist eine Änderungsrichtung von ΔIL_mode3 positiv.
(Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 / L in Gleichung (3) ist ein Wert, der eine IL-Änderungsrate repräsentiert und wird als M_mode3 definiert.
[Math. 3] $\begin{array}{l} VL_mode3 = L \cdot Δ IL_mode3/ Δ T_mode3 \\ \Rightarrow Δ IL_mode3 = VL_mode3 \cdot Δ T_mode3/L \\ = (V 1 - V 2 + V 0) \cdot D \cdot Tsw/L \\ = (V 1 - V0) \cdot D \cdot Tsw/L \end{array}$
Als Nächstes wird der vierte Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt. In diesem Fall, wie zuvor beschrieben, wird die Energetisierung auf einem Pfad von Drosselspule 1 (L) über die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c (S3), die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d (S4), den Hochspannungsseiten-Kondensators 4 (C2) und den Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) zu der Drosselspule 1 (L) ausgeführt, wodurch in der Drosselspule 1 akkumulierte Energie sich zum Hochspannungsseiten-Kondensator 4 verschiebt. Ein IL-Änderungsbetrag und Änderungsrate sind die gleichen wie zuvor erwähnt.
Durch diese Reihe von „zweiter Betriebsmodus bis vierter Betriebsmodus zu dritter Betriebsmodus zu vierter Betriebsmodus“, die wiederholt werden, wird die Eingangsspannung V1 bis zu einer beliebigen Spannung einfach oder weniger als zweifach größer heraufgestuft und als die Ausgangsspannung V2 ausgegeben, während die End-zu-End-Spannung V0 auf einer Spannung gehalten wird, die ein-halb der Ausgangsspannung V2 ist.
Auch sind, wie in 3 gezeigt, ein Absolutwert des Änderungsbetrags von durch die Drosselspule 1 fließenden Strom und eines Durchschnittswerts von durch die Drosselspule 1 fließendemn Strom der gleiche in jedem Betriebsmodus. Weiter ist die Änderungsrate von durch die Drosselspule 1 fließendem Strom der gleiche Wert im zweiten Betriebsmodus und im dritten Betriebsmodus.
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Betriebs gegeben in einem Speisezustand, wobei das Heraufstufverhältnis N bei 2-fach oder größer liegt.
4 ist ein Timing-Diagramm zum Beschreiben eines Schaltungsbetriebs der ersten Ausführungsform der Erfindung, wenn das Heraufstufverhältnis N 2-fach oder größer ist, und wenn in einem Speisungszustand. 4 repräsentiert eine Beziehung in einem Betriebsmodus zwischen den Gattersignalen S1, S2, S3 und S4 der ersten bis vierten Halbleiter-Umschaltschaltung 2a bis 2d, dem VO-Zielwert und dem V0-Detektionswert, der End-zu-End-Spannung VL der Drosselspule 1 (L) und des durch die Drosselspule 1 fließenden Stroms IL. IL ave ist ein Durchschnittswert des durch die Drosselspule 1 fließenden Stroms IL.
Zuerst wird der erste Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt, wie in 4 gezeigt. In diesem Fall wird die Energetisierung ausgeführt auf einem Pfad von dem Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) über die Drosselspule 1 (L), die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b (S2) und die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a (S1) zum Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1), wodurch sich Energie von Gleichspannung des Niederspannungsseiten-Kondensators 3 zu der Drosselspule 1 verschiebt. Auch wird die Eingangsspannung V1 an die Drosselspule 1 angelegt.
Weiter wird ein IL-Änderungsbetrag ΔIL_mode1 in dem ersten Betriebsmodus durch Gleichung (4) unter Verwendung einer End-zu-End-Spannung VL_mode1 der Drosselspule 1 im ersten Betriebsmodus, der Induktanz L der Drosselspule 1 und einer Zeit ΔT_mode1 des ersten Betriebsmodus ausgedrückt.
Da die Eingangsspannung V1 ein Positivwert ist, ist eine Änderungsrichtung von ΔIL_mode1 positiv. Die Eingangsspannung V1 / L in GLeichung (4) ist ein Wert, der die IL-Änderungsrate repräsentiert, und wird als M_mode1 definiert.
[Math. 4] $\begin{array}{l} VL_mode1 = L \cdot Δ IL_model/ Δ T_mode1 \\ \Rightarrow Δ IL_mode1 = VL_model \cdot Δ T_mode1/L \\ = V 1 \cdot (D - 0.5) \cdot Tsw/L \end{array}$
Als Nächstes wird der zweite Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt. In diesem Fall wird die Energetisierung auf einem Pfad von der Drosselspule 1 (L) über die dritte Halbleiterumschaltschaltung 2c (S3), den Zwischenkondensator 5 (C0), die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a (S1) und den Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) zu der Drosselspule 1 (L) ausgeführt, wodurch in der Drosselspule 1 akkumulierte Energie sich zum Zwischenkondensator 5 verschiebt. Auch wird die Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 an die Drosselspule 1 angelegt.
Weiter wird der IL-Änderungsbetrag ΔIL_mode2 im zweiten Betriebsmodus durch Gleichung (5) unter Verwendung der End-zu-End-Spannung VL_mode2 der Drosselspule 1 im zweiten Betriebsmodus, der Induktanz L der Drosselspule 1 und der Zeit ΔT_mode2 des zweiten Betriebsmodus ausgedrückt. Da Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 ein negativer Wert ist, ist eine Richtung der Änderung von ΔIL_mode2 negativ.
|Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0| / L in Gleichung (5) ist ein Wert, der die IL-Änderungsrate repräsentiert und wird als M_mode2 definiert.
[Math. 5] $\begin{array}{l} VL_mode1 = L \cdot Δ IL_mode1/ Δ T_mode1 \\ \Rightarrow Δ IL_mode1 = VL_mode1 \cdot Δ T_mode1/L \\ = V 1 \cdot (D - 0.5) \cdot Tsw/L \end{array}$
Als Nächstes wird der erste Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt. In diesem Fall wird die Energetisierung auf einem Pfad von dem Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) über die Drosselspule 1 (L), die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b (S2) und die erste Halbleiterumschaltschaltung 2a (S1) zum Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1) ausgeführt, wodurch Energie von Gleichspannung des Niederspannungsseiten-Kondensators 3 (C1) sich zu der Drosselspule 1 verschiebt. Der IL-Änderungsbetrag ist der gleiche wie der zuvor erwähnte.
Als Nächstes wird der dritte Betriebsmodus als der Betriebsmodus eingesetzt. In diesem Fall wird die Energetisierung auf einem Pfad vom Zwischenkondensator 5 (C0) über die vierte Halbleiterumschaltschaltung 2d (S4), den Hochspannungsseiten-Kondensator 4 (C2), den Niederspannungsseiten-Kondensator 3 (C1), die Drosselspule 1 (L), und die zweite Halbleiterumschaltschaltung 2b (S2) zum Zwischenkondensator 5 (C0) ausgeführt, wodurch in dem Zwischenkondensator 5 akkumulierte Energie sich zum Hochspannungsseiten-Kondensators 4 verschiebt und Energie in der Drosselspule 1 akkumuliert wird.
Auch wird Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0 (= Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0) an die Drosselspule 1 angelegt. Weiter wird der IL-Änderungsbetrag ΔIL_mode3 im dritten Betriebsmodus durch Gleichung (6) unter Verwendung der End-zu-End-Spannung VL_mode3 der Drosselspule 1 im dritten Betriebsmodus und der Zeit ΔT_mode3 des dritten Betriebsmodus ausgedrückt.
Da Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0 (= Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0) ein negativer Wert ist, ist eine Richtung der Änderung von ΔIL_mode3 negativ. |Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0| / L in Gleichung (6) ist ein Wert, der die IL-Änderungsrate repräsentiert und wird als M_mode3 definiert.
[Math. 6] $\begin{array}{l} VL_mode3 = L \cdot Δ IL_mode3/ Δ T_mode3 \\ \Rightarrow Δ IL_mode3 = VL_mode3 \cdot Δ T_mode3/L \\ = | V1 - V2 + V 0 | \cdot (1 - D) \cdot Tsw/L \\ = | V 1 - V 0 | \cdot (1 - D) \cdot Tsw/L \end{array}$
Durch diese Reihe von „erster Betriebsmodus zu zweitem Betriebsmodus zu erstem Betriebsmodus zu drittem Betriebsmodus“, die wiederholt wird, wird die Eingangsspannung V1 auf eine beliebige Spannung zweifach oder größer heraufgestuft und als die Ausgangsspannung V2 ausgegeben, während die End-zu-End-Spannung V0 bei einer Spannung gehalten wird, die ein halb der Ausgangsspannung V2 ist.
Auch, wie in 4 gezeigt, sind der Absolutwert des Änderungsbetrags von durch die Drosselspule 1 fließendem Strom und der Durchschnittswert von durch die Drosselspule 1 fließendem Strom die gleichen in jedem Betriebsmodus. Weiter ist die Änderungsrate von durch die Drosselspule 1 fließendem Strom der gleiche Wert in dem zweiten Betriebsmodus und dem dritten Betriebsmodus.
Vorstehend ist der Speisebetrieb der Stromumwandlungsvorrichtung 50 beschrieben worden. Im Falle einer Regenerieroperation, welches der andere Betriebszustand ist, ist ein sich von der Speiseoperation unterscheidender Punkt nur die Steigung von Strom, der durch jede der ersten bis vierten Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d fließt, und Operationen des Schaltelements sind die gleichen in beiden Betriebszuständen, aufgrund wessen eine Beschreibung eines Regenerativbetriebs auch aus der nachfolgenden Beschreibung weggelassen wird.
Die Stromumwandlungsvorrichtung 50 ist derart, dass eine Steuerung so ausgeführt wird, dass der VO-Detektionswert und der VO-Zielwert koinzidieren, unter Verwendung von Rückkopplungssteuerung, die auch in einer üblichen Stromumwandlungsvorrichtung angewendet wird. Folglich, wenn eine Abnormalität im Spannungssensor 7 auftritt und die Abnormalität nicht detektiert werden kann, wird eine Rückkopplungssteuerung so ausgeführt, dass ein fehlerhafter VO-Detektionswert und der VO-Zielwert koinzidieren, aufgrund wessen der VO-Echtwert vom VO-Zielwert abweicht.
Eine Abnormalität derart, dass ein Verhältnis zwischen dem VO-Detektionswert in dem VO-Echtwert (VO-Zielwert) eine andere Verstärkung als Eins aufweist (nachfolgend ein Verstärkungsfehler genannt), wird eine Abnormalität wie etwa dass eine Abweichung zwischen dem VO-Detektionswert und dem VO-Echtwert (VO-Zielwert) anders als auf Null versetzt ist (nachfolgend ein Versatzfehler genannt), und eine Abnormalität des V0-Detektionswerts, der an einem anderen Wert anhaftet als dem VO-Echtwert (VO-Zielwert) (nachfolgend ein Anhaftungsfehler genannt) werden als Beispiele der Abnormalität zitiert.
5A und 5B sind Spannungs-Wellenformdiagramme zum Beschreiben eines Verstärkungsfehlers oder eines Versatzfehlers des Spannungssensors der ersten Ausführungsform der Erfindung. 5A ist ein Spannungs-Wellenformdiagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität derart, dass der VO-Detektionswert größer als der VO-Echtwert wird, auftritt. In diesem Fall wird der VO-Echtwert kleiner als der VO-Zielwert, als Ergebnis von Rückkopplungssteuerung. Derweil ist 5B ein Spannungs-Wellenformdiagramm eines Falls, bei dem eine Abnormalität wie etwa, dass der V0-Detektionswert kleiner als der VO-Echtwert wird, auftritt. In diesem Fall wird der VO-Echtwert größer als der VO-Zielwert als Ergebnis von Rückkopplungssteuerung.
6A und 6B sind Spannungs-Wellenformdiagramme zum Beschreiben eines Anhaftungsfehlers des Spannungssensors der ersten Ausführungsform der Erfindung. 6A ist ein Spannungs-Wellenformdiagramm eines Falls, dass ein Anhaftungsfehlers, wie etwa der VO-Detektionswert größer als der VO-Echtwert, auftritt. In diesem Fall wird eine positive Differenz des V0-Detektionswerts in Bezug auf den VO-Zielwert nicht Null, und wird der VO-Echtwert 0V als Ergebnis von Rückkopplungssteuerung. Derweil ist 6B ein Spannungs-Wellenformdiagramm eines Falls, in welchem eine Anhaft-Abnormalität derart, dass der VO-Detektionswert kleiner als der VO-Echtwert wird, auftritt. In diesem Fall wird eine negative Differenz des V0-Detektionswerts in Bezug auf den VO-Zielwert nicht Null und wird der VO-Echtwert gleich der Ausgangsspannung V2 als ein Ergebnis von Rückkopplungssteuerung. Im Falle eines Verstärkungsfehlers oder eines Versatzfehlers wird ebenfalls der VO-Echtwert 0V oder gleich der Ausgangsspannung V2 als Ergebnis von Rückkopplungssteuerung, wenn eine Abnormalität derart, dass der VO-Detektionswert beachtlich vom VO-Echtwert abweicht, auftritt.
7 ist ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt. Nachfolgend zeigt 7 einen Fall, in welchem das Heraufstufverhältnis N kleiner als das 2-fache ist und der Zustand ein Speisungszustand ist. 7 ist ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem 0V < V0 Echtwert < Ausgangsspannung V2/2 als Ergebnis eines Verstärkungsfehlers oder eines Versatzfehlers, die auftreten, gilt. 7 repräsentiert eine Beziehung in einem Betriebsmodus zwischen den Gattersignalen S1, S2, S3 und S4 der ersten bis vierten Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d, dem VO-Zielwert, dem VO-Detektionswert und dem VO-Echtwert, der End-zu-End-Spannung VL der Drosselspule 1 (L) und dem durch die Drosselspule 1 im Betriebsmodus fließenden Strom IL. ILl_ave ist ein Durchschnittswert des durch die Drosselspule 1 fließenden Stroms IL.
Hierin wird eine Beschreibung einer zeitlichen Änderung der End-zu-End-Spannung VL der Drosselspule 1 und des Strom-IL-Änderungsbetrags ΔIL_mode2 - ΔIL_mode4 in jedem Betriebsmodus gegeben, wenn die relevante Abnormalität auftritt. Die Timing-Diagramme, die in den zuvor beschriebenen Diagrammen 3 und 4 gezeigt sind, sind Timing-Diagramm eines Falls, in welchem der Spannungssensor 7 normal ist.
Zuerst wird die Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 an die Drosselspule 1 in dem zweiten Betriebsmodus angelegt, in derselben Weise, als wenn der Spannungssensor normal ist (3), aber wenn 0V < V0 Echtwert < Ausgangsspannung V2/2, wenn die relevante Abnormalität auftritt, steigt die Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 im Vergleich zur normalen Zeit an. Folglich steigen auch ΔIL_mode2 und M_mode2 im Vergleich mit einer normalen Zeit an. Auch ist ein Durchschnittswert IL_ave_mode2 von durch die Drosselspule 1 bei diesem Betriebsmodus fließenden Strom der gleiche wie zu einer normalen Zeit (IL_ave).
Als Nächstes wird im vierten Betriebsmodus Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 an die Drosselspule 1 angelegt, auf dieselbe Weise wie die Wellenform zu einer normalen Zeit und sind auch ΔIL_mode4 und M_mode4 die gleichen wie zu einer normalen Zeit. Es ist anzumerken, dass ein Durchschnittswert IL_ave _mode4_1 von durch die Drosselspule 1 fließendem Strom in diesem Betriebsmodus (dem vierten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus) im Vergleich zu einer normalen Zeit ansteigt (IL_ave).
Als Nächstes wird im dritten Betriebsmodus Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0 an die Drosselspule 1 angelegt, auf dieselbe Weise wie zu einer normalen Zeit, aber wenn 0V < VO-Echtwert < Ausgangsspannung V2/2, wenn die relevante Abnormalität auftritt, sinkt Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0 im Vergleich mit einer normalen Zeit ab. Folglich sinkt auch ΔIL_mode3 und M_mode1 im Vergleich mit einer normalen Zeit. Auch ist ein Durchschnittswert IL_ave_mode3 von durch die Drosselspule 1 in diesem Betriebsmodus fließendem Strom der gleiche wie zu einer normalen Zeit (IL_ave).
Als Nächstes sind im vierten Betriebsmodus ΔIL_mode4 und M_mode4 die gleichen wie zu einer normalen Zeit, wie zuvor beschrieben. Es ist anzumerken, dass im Durchschnittswert IL_ave _mode4_2 von durch die Drosselspule 1 in diesem Modus fließendem Strom (der vierte Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus) im Vergleich mit einer normalen Zeit sinkt (IL_ave).
Wie vorstehend beschrieben, sind ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 andere Werte als ΔIL_mode4, IL_ave _mode4-1 und IL_ave _mode4_2 sind andere Werte als IL_ave_mode2 und IL_ave_mode3 (= IL_ave), und M_mode2 ist ein anderer Wert als M_mode3, wenn die relevante Abnormalität auftritt.
Andererseits ist 8 ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem Ausgangsspannung V2/2 < VO-Echtwert < Ausgangsspannung V2 als Ergebnis eines Verstärkungsfehlers oder eines Versatzfehlers, die auftreten. In diesem Fall, wenn mit 7 verglichen, sind VL und IL im zweiten Betriebsmodus und VL und IL im dritten Betriebsmodus ausgetauscht und ist eine Größenbeziehung zwischen ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 und zwischen IL_ave _mode4_1 und IL_ave _mode4_2 ausgetauscht.
9 ist ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt. Hier zeigt 9 einen Fall, in welchem das Heraufstufverhältnis N kleiner als 2-fach ist und der Zustand ein Speisezustand ist. 9 ist ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem der VO-Echtwert 0V ist, als ein Ergebnis eines Verstärkungsfehlers, eine Versatzfehlers oder eines Anhaftungsfehlers, die auftreten.
In diesem Fall wird Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 (positiv) an die Drosselspule 1 im zweiten Betriebsmodus angelegt und wird Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 (negativ) in drei Abschnitten vom vierten Betriebsmodus über den dritten Betriebsmodus bis zum vierten Betriebsmodus angelegt. Folglich ist ein IL-Zyklus der gleiche wie der Schaltzyklus Tsw jeder der Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d. Auf dieselbe Weise wie in 7 sind ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 andere Werte als ΔIL_mode4, sind IL_ave_mode4_1 und IL_ave _mode4_2 andere Werte als IL_ave _mode2 und IL_ave_mode3 (= IL_ave) und ist M_mode2 ein anderer Wert als M_mode3.
Andererseits ist 10 ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem der VO-Echtwert gleich der Ausgangsspannung V2 wird, als Ergebnis eines Verstärkungsfehlers, eines Versatzfehlers oder eines Anhaftungsfehlers, die auftreten. In diesem Fall, wenn mit 9 verglichen, sind VL und IL im zweiten Betriebsmodus und VL und IL im dritten Betriebsmodus ausgetauscht, und ist eine Größenbeziehung zwischen ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 und zwischen IL_ave _mode4_1 und IL_ave _mode4_2 vertauscht.
11 ist noch ein anderes Timing-Diagramm eines Falls, in welchem eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt. Hier zeigt 11 einen Fall, in welchem das Heraufstufverhältnis N zweifach oder größer ist und der Zustand ein Speisezustand ist. 11 ist ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem 0V < V0-Echtwert < Ausgangsspannung V2/2 ist, als Ergebnis eines auftretenden Verstärkungsfehlers oder Versatzfehlers.
Hier wird eine Beschreibung einer zeitlichen Änderung der End-zu-End-Spannung VL der Drosselspule 1 und des Strom-IL-Änderungsbetrags ΔIL_mode1 - ΔIL_mode3 in jedem Betriebsmodus gegeben, wenn die relevante Abnormalität auftritt.
Zuerst wird die Eingangsspannung V1 an die Drosselspule 1 im ersten Betriebsmodus angelegt, auf dieselbe Weise als wenn der Spannungssensor normal ist (4) und sind auch ΔIL_mode1 und M_mode1 die gleichen wie zu einer normalen Zeit. Es ist anzumerken, dass ein Durchschnittswert IL_ave_mode1_2 von durch die Drosselspule 1 in den Betriebsmodus fließendem Strom (der erste Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus im Vergleich mit einer normalen Zeit sinkt (IL_ave).
Als Nächstes wird im zweiten Betriebsmodus Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0 an die Drosselspule 1 auf dieselbe Weise wie zu einer normalen Zeit angelegt, aber da 0V < VO-Echtwert < Ausgangsspannung V2/2, wenn die relevante Abnormalität auftritt, |Eingangsspannung V1 - End-zu-End-Spannung V0| im Vergleich mit einer normalen Zeit abnimmt. Folglich sinken auch ΔIL_mode2 und M_mode2 im Vergleich zu einer normalen Zeit ab. Auch ist der Durchschnittswert IL_ave_mode2 von durch die Drosselspule 1 fließendem Strom in diesem Betriebsmodus der gleiche wie zu einer normalen Zeit (IL_ave).
Als Nächstes wird im ersten Betriebsmodus die Eingangsspannung V1 an die Drosselspule 1 angelegt, auf dieselbe Weise wie zu einer normalen Zeit, und sind auch ΔIL_mode1 und M_mode1 die gleichen wie zu einer normalen Zeit. Es ist anzumerken, dass ein Durchschnittswert IL_ave _mode1 eines von durch die Drosselspule 1 in den Betriebsmodus fließendem Strom (der erste Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus) im Vergleich zu einer normalen Zeit (IL_ave) ansteigt.
Als Nächstes wird im dritten Betriebsmodus Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0 an die Drosselspule 1 angelegt, auf dieselbe Weise wie zu einer normalen Zeit, aber da 0V < End-zu-End-Spannung V0 Echtwert < Ausgangsspannung V2/2, wenn die relevante Abnormalität auftritt, steigt |Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 + End-zu-End-Spannung V0| im Vergleich zu einer normalen Zeit an. Folglich steigt auch ΔIL_mode3 und M_mode3 im Vergleich zu einer normalen Zeit an. Auch ist der Durchschnittswert IL_ave_mode3 von durch die Drosselspule 1 fließendem Strom in diesem Betriebsmodus der gleiche wie zu einer normalen Zeit (IL_ave).
Wie vorstehend beschrieben, sind ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 andere Werte als ΔIL_mode1, sind IL_ave -model _1 und IL_ave_mode1_2 andere Werte als IL_ave_mode2 und IL_ave_mode3 (= IL ave) und ist M_mode2 ein anderer Wert als M_mode3, wenn die relevante Abnormalität auftritt.
Derweil ist 12 ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem Ausgangsspannung V2/2 < End-zu-End-Spannung V0 Echtwert < Ausgangsspannung V2 als ein Ergebnis eines Verstärkungsfehlers oder eines Versatzfehlers, die auftreten, gilt. In diesem Fall, wenn mit 11 verglichen, sind VL und IL im zweiten Betriebsmodus und VL und IL im dritten Betriebsmodus vertauscht und ist eine Größenbeziehung zwischen ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 und zwischen IL_ave_mode1_1 und IL_ave_mode1_2 ausgetauscht.
13 und 14 sind noch andere Timing-Diagramme von Fällen, in denen eine Abnormalität im Spannungssensor der ersten Ausführungsform der Erfindung auftritt. Hierin zeigt 13 und 14 Fälle, in welchem das Heraufstufverhältnis N das 2-fache oder größer ist und der Zustand ein Speisungszustand ist. 13 ist ein Timing-Diagramm eines Falls, in welchem der VO-Echtwert 0V wird, als Ergebnis eines Verstärkungsfehlers, eines Versatzfehlers oder eines Anhaftungsfehlers, die auftreten.
In diesem Fall wird die Eingangsspannung V1 (positiv) an die Drosselspule 1 in drei Abschnitten vom ersten Betriebsmodus über den zweiten Betriebsmodus bis zum ersten Betriebsmodus angelegt, und wird die Eingangsspannung V1 - Ausgangsspannung V2 (negativ) im dritten Betriebsmodus angelegt. Folglich ist der IL-Zyklus derselbe wie der Schaltzyklus Tsw jeder der Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d. Auf dieselbe Weise wie in 11, sind ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 andere Werte als ΔIL_mode1, sind IL_ave_mode1_1 und IL_ave_mode1_2 andere Werte als IL_ave _mode2 und IL_ave _mode3 (= IL ave) und ist M-mode2 ein anderer Wert als M-mode3.
Derweil ist 14 ein Timing-Diagramm eines Falls, bei welchem der VO-Echtwert gleich der Ausgangsspannung V2 wird, als Ergebnis eines Verstärkungsfehlers, eines Versatzfehlers oder eines Anhaftungsfehlers, die auftreten. In diesem Fall, wenn mit 13 verglichen, sind VL und IL im zweiten Betriebsmodus und VL und IL im dritten Betriebsmodus vertauscht und ist eine Größenbeziehung zwischen ΔIL_mode2 und ΔIL_mode3 und zwischen IL_ave_mode1_1 und IL_ave_mode1_2 ausgetauscht.
Die Erfindung ist so, dass eine Abnormalität des Spannungssensors 7 durch in den nachfolgenden Beispielen 1 bis 4 gezeigte Prozesse bestimmt wird, die in der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a ausgeführt werden, die im Steuermittel 6 vorgesehen ist.
Abnormalitäts-Bestimmungseinheit Beispiel 1
15 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels 1 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die in der in 1 gezeigten Stromumwandlungsvorrichtung verwendet wird. Zuerst, wie in 15 gezeigt, wird ein Durchschnittsstrom in jedem Betriebsmodus in der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a berechnet (S11). Als Nächstes bestimmt die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a, ob der Spannungssensor 7 abnormal oder normal ist, durch Vergleichen von Absolutwerten von Differenzen in den im S11 berechneten Durchschnittsströmen mit einem Abnormalitätsbestimmungs-Schwellenwert (S12). Wenn eine Abnormalitätsbestimmungsbedingung in S12 erfüllt ist, schreitet die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a zu S13 fort und bestimmt, dass der Spannungssensor 7 abnormal ist. Wenn die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung in S12 nicht erfüllt ist, schreitet die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a zu S14 fort und bestimmt, dass der Spannungssensor 7 normal ist. Obwohl der Durchschnittsstrom in jedem Betriebsmodus durch Berechnung durch die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a in S11 erfasst wird, kann ein Tiefpassfilter oder dergleichen im Steuermittel 6 vorgesehen sein, und können Stromwerte unter Verwendung von Hardware gemittelt werden.
Hierin werden spezifische Beispiele einer Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung, in welcher der Durchschnittsstrom jedes Betriebsmodus verwendet wird, wie folgt gezeigt. Wie zuvor beschrieben, weicht der Durchschnittsstrom IL_ave _mode1 im ersten Betriebsmodus oder der Durchschnittsstrom IL_ave_mode4 im vierten Betriebsmodus vom Durchschnittsstrom IL_ave in allen Betriebsmodi ab, wenn der Stromsensor abnormal ist. Folglich ist die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung S12 wie in Gleichung (7). Es ist ausreichend, dass ein Abnormalitätsbestimmungs-Schwellenwert Ith durch Berücksichtigen einer Toleranz des Stromsensors 7 bestimmt wird.
[Math. 7] $\begin{array}{l} | IL_ave_mode1 - IL_ave | > Ith \\ or | IL_ave_mode4 - IL_ave | > Ith \end{array}$
Auch weicht der Durchschnittsstrom IL_ave _mode1 im ersten Betriebsmodus oder der Durchschnittsstrom IL_ave_mode4 im vierten Betriebsmodus von dem Durchschnittsstrom IL_ave_mode2 im zweiten Betriebsmodus oder dem Durchschnittsstrom IL_ave _mode3 im dritten Betriebsmodus ab, wenn der Stromsensor 7 abnormal ist. Folglich ist die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung (S12) wie in Gleichung (8).
[Math. 8] $\begin{array}{l} | IL_ave_mode1 - IL_ave_mode2 | > Ith \\ or | IL_ave_mode1 - IL_ave_mode3 | > Ith \\ or | IL_ave_mode4 - IL_ave_mode2 | > Ith \\ or | IL_ave_mode4 - IL_ave_mode3 | > Ith \end{array}$
Auch wenn der Stromsensor 7 abnormal ist, weicht der Durchschnittsstrom IL_ave -model _1 in dem ersten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus vom Durchschnittsstrom IL_ave _mode1 _2 im ersten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus ab, und weiterhin weicht der Durchschnittsstrom IL_ave_mode4_1 im vierten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus vom Durchschnittsstrom IL_ave _mode4_2 im vierten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus ab. Folglich ist die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung S12 wie in Gleichung (9).
[Math. 9] $\begin{array}{l} | IL_ave_mode1_1 - IL_ave_mode1_2 | > Ith \\ or | IL_ave_mode4_1 - IL_ave_mode4_2 | > Ith \end{array}$
Durch Bestimmen, dass es eine Abnormalität beim Spannungssensor gibt, der eine Zwischenkondensatorspannung unter Verwendung einer Differenz zwischen einem Durchschnittsstrom in einem ersten oder vierten Betriebsmodus und einem Durchschnittsstrom in allen Betriebsmodi, einer Differenz zwischen dem Durchschnittsstrom im ersten oder vierten Betriebsmodus und einem Durchschnittsstrom in einem zweiten oder dritten Betriebsmodus, einer Differenz zwischen dem Durchschnittswert im ersten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus und dem Durchschnittsstrom im ersten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus, oder einer Differenz zwischen dem Durchschnittsstrom im vierten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus und dem Durchschnittsstrom im vierten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus auf diese Weise detektiert, können ein Verstärkungsfehler, ein Versatzfehler, und ein Anhaftungsfehler des Spannungssensors detektiert werden. Wenn ein Durchschnittswert als ein Stromwert, der in einer Abnormalitätsbestimmung verwendet wird, angelegt wird, wird eine Toleranz in Bezug auf eine fehlerhafte Abnormalitätsbestimmung, die durch Rauschen verursacht wird, gefestigt, aufgrund wessen die Zuverlässigkeit eines Bestimmungsergebnisses erhöht werden kann.
Abnormalitäts-Bestimmungseinheit Beispiel 2
16 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels 2 der in der in 1 gezeigten Stromumwandlungsvorrichtung verwendeten Abnormalitäts-Bestimmungseinheit. Zuerst, wie in 16 gezeigt, wird ein Stromänderungsbetrag in jedem Betriebsmodus in der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a berechnet (S21). Als Nächstes bestimmt die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a, ob der Stromsensor 7 abnormal oder normal ist, durch Vergleichen von Absolutwerten von Differenzen bei den Strom-Änderungsbeträgen, die in S21 berechnet wurden, mit einem Abnormalitäts-Bestimmungs-Schwellenwert (S22). Da ein nachfolgender Prozess der gleiche wie im zuvor beschriebenen Beispiel 1 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit ist, wird eine Beschreibung weggelassen.
Hierin werden spezifische Beispiele einer Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung, in der der Stromladebetrag jedes Betriebsmodus verwendet wird, wie folgt gezeigt. Wie zuvor beschrieben, weicht der Stromänderungsbetrag ΔIL_mode2 im zweiten Betriebsmodus oder der Stromänderungsbetrag ΔIL_mode3 im dritten Betriebsmodus vom Stromänderungsbetrag ΔIL_mode1 im ersten Betriebsmodus oder dem Stromänderungsbetrag ΔIL_mode4 im vierten Betriebsmodus ab, wenn der Stromsensor 7 abnormal ist. Folglich ist die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung (S22) wie in Gleichung (10).
[Math. 10] $\begin{array}{l} | Δ IL_mode2 - Δ IL_ave_mode1 | > Ith \\ or | Δ IL_mode2 - Δ IL_mode4 | > Ith \\ or | Δ IL_mode3 - Δ IL_mode1 | > Ith \\ or | Δ IL_mode3 - Δ IL_mode4 | > Ith \end{array}$
Auch weicht der Stromänderungsbetrag ΔIL_mode2 im zweiten Betriebsmodus vom Stromänderungsbetrag ΔIL_mode3 im dritten Betriebsmodus ab, wenn der Stromsensor 7 abnormal ist. Folglich ist die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung (S22) wie in Gleichung (11).
[Math. 11] $| Δ IL_mode2 - Δ IL_mode3 | > Ith$
Durch Bestimmen, dass es eine Abnormalität bei einem Spannungssensor gibt, der eine Zwischenkondensatorspannung unter Verwendung einer Differenz zwischen einem Stromänderungsbetrag in einem zweiten oder dritten Betriebsmodus und einem Stromänderungsbetrag in einem ersten oder vierten Betriebsmodus, und einer Differenz zwischen dem Stromänderungsbetrag im zweiten Betriebsmodus und dem Stromänderungsbetrag im dritten Betriebsmodus detektiert, kann auf diese Weise ein Verstärkungsfehler ein Versatzfehler und ein Anhaftungsfehler des Spannungssensors detektiert werden. Wenn ein Stromänderungsbetrag als ein aktueller Wert, der bei einer Abnormalitätsbestimmung verwendet wird, angelegt wird, ist eine Differenz bei Stromänderungsbeträgen zwischen Betriebsmodi groß, wenn eine Abnormalität auftritt, aufgrund wessen die Abnormalitätsdetektierbarkeit erhöht werden kann.
Abnormalitäts-Bestimmungseinheit Beispiel 3
17 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels 3 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die in der Stromumwandlungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, verwendet wird. Zuerst, wie in 17 gezeigt, wird ein Stromänderungsverhältnis jedes Betriebsmodus in der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a berechnet (S31). Als Nächstes bestimmt die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a, ob der Stromsensor 7 abnormal oder normal ist, durch Vergleichen von Absolutwerten von Differenzen bei den in S31 berechneten Stromänderungsverhältnissen mit einem Abnormalitätsbestimmungs-Schwellenwert (S32). Da ein nachfolgender Prozess der gleiche wie in Beispiel 1 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit ist, wird eine Beschreibung weggelassen.
Hierin wird ein spezifisches Beispiel einer Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung, in der das Stromänderungsverhältnis jedes Betriebsmodus verwendet wird, wie folgt gezeigt werden. Wie zuvor beschrieben, weicht das Stromänderungsverhältnis M_mode2 im zweiten Betriebsmodus von dem Stromänderungsverhältnis M_mode3 im dritten Betriebsmodus ab, wenn der Stromsensor 7 abnormal ist. Folglich ist die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung S32 wie in Gleichung (12).
[Math. 12] $| M_mode 2 - M_mode 3 | > Mth$
Durch Bestimmen, dass es eine Abnormalität in einem Spannungssensor gibt, der eine Zwischenkondensatorspannung unter Verwendung einer Differenz zwischen einem Stromänderungsverhältnis in einem zweiten Betriebsmodus und einem Stromänderungsverhältnis in einem dritten Betriebsmodus auf diese Weise detektiert, können ein Verstärkungsfehler, ein Versatzfehler und ein Anhaftungsfehler des Spannungssensors detektiert werden. Wenn ein Stromänderungsverhältnis als ein in einer Abnormalitätsbestimmung verwendeter Stromwert angewendet wird, ist eine Differenz bei Stromänderungsverhältnissen zwischen Betriebsmodi, wenn eine Abnormalität auftritt, im Vergleich mit einer Differenz bei Anwenden eines Stromänderungsbetrags groß, aufgrund wessen eine Abnormalitäts-Detektierbarkeit weiter erhöht werden kann.
Abnormalitäts-Bestimmungseinheit Beispiel 4
18 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels 4 der in der in 1 gezeigten Stromumwandlungsvorrichtung verwendeten Abnormalitäts-Bestimmungseinheit. Zuerst, wie in 18 gezeigt, wird ein Momentanstrom bei einem vorbestimmten Zeitpunkt in jedem Betriebsmodus in der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a erfasst (S41). Als Nächstes bestimmt die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit 6a, ob der Spannungssensor 7 abnormal oder normal ist, durch Vergleichen von Absolutwerten von Differenzen in den in S41 erfassten Momentanströmen mit einem Abnormalitätsbestimmungs-Schwellenwert (S42). Da ein nachfolgender Prozess der gleiche wie in Beispiel 1 der Abnormalitäts-Bestimmungseinheit ist, wird eine Beschreibung weggelassen.
Hierin wird ein spezifisches Beispiel einer Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung, in der der Momentanstrom jedes Betriebsmodus verwendet wird, wie folgt gezeigt werden. Wie zuvor beschrieben, weicht der Momentanstrom IL_mode1_1 bei einem Zwischen-Timing im ersten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus von dem Momentanstrom IL_mode1 _2 zu einem Zwischen-Timing im ersten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus ab und reicht weiterhin der Momentanstrom IL_mode4_1 zu einem Zwischen-Timing im vierten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus vom Momentanstrom IL_mode4_2 im vierten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus ab, wenn der Stromsensor 7 abnormal ist. Folglich ist die Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung S42 wie in Gleichung (13).
[Math. 13] $\begin{array}{l} | IL_mode1_1 - IL_mode1_2 | > Ith \\ or | IL_mode4_1 - IL_mode4_2 | > Ith \end{array}$
Durch Bestimmen, dass es eine Abnormalität bei einem Spannungssensor gibt, der eine Zwischenkondensatorspannung unter Verwendung einer Differenz zwischen einem Momentanstrom bei einem Zwischen-Timing in einem ersten Betriebsmodus nach einem zweiten Betriebsmodus und einem Momentanstrom bei einem Zwischen-Timing im ersten Betriebsmodus nach einem dritten Betriebsmodus, oder eine Differenz zwischen einem Momentanstrom zu einem Zwischen-Timing in einem vierten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus und einem Momentanstrom zu einem Zwischen-Timing im vierten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus gibt, können ein Verstärkungsfehler, ein Versatzfehler und ein Anhaftungsfehler des Spannungssensors detektiert werden. Wenn ein Momentanstromwert als ein Stromwert, der in einer Abnormalitätsbestimmung verwendet wird, angewendet wird, kann eine Verarbeitungsbelastung leichter werden.
Als Nächstes wird das Timing, zu welchem ein Momentanstrom erfasst wird, angenommen, ein Zwischen-(50%)-Timing in jedem Betriebsmodus zu sein, aber ein beliebiges Timing zwischen 0 und 100% kann angewendet werden. Da die zuvor erwähnte Differenz ebenfalls in dieser Art von Fall auftritt, kann ein Spannungssensorausfall detektiert werden.
Auch kann in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein Abnormalitätszähler innerhalb des Steuermittels 6 bereitgestellt werden, wobei eine Zählung des Abnormalitätszählers erhöht wird, wenn eine Abnormalitäts-Bestimmungsbedingung erfüllt wird, und es wird bestimmt, dass der Spannungssensor 7 abnormal ist, wenn ein Zählwert des Abnormalitätszählers einen Schwellenwert übersteigt. Dadurch wird eine momentane Abnormalitätsbestimmung eliminiert und kann eine zuverlässige Abnormalitätsbestimmung ausgeführt werden.
Weiter kann ein Beispiel, bei dem jede der ersten bis vierten Halbleiter-Umschaltschaltungen 2a bis 2d aus einem IGBT und einer Diode konfiguriert ist, in der Ausführungsform beschrieben worden, aber es kann stattdessen ein MOSFET, ein JFET oder dergleichen statt dem IGBT verwendet weren. Wenn ein MOSFET verwendet wird, kann eine Body-Diode des MOSFET anstelle einer Diode eingesetzt werden. Auch kann jede der ersten bis vierten Halbleiterumschaltschaltungen 2a bis 2d aus einem Breitbandspalthalbleiter gebildet werden, dessen Bandspalt im Vergleich mit Silizium groß ist, beispielsweise Siliziumkarbid (SiC), einem Galliumnitrid-basiertem Material oder einem Diamanten.
Vorstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden, aber die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform und die zuvor beschriebenen Beispiele 1 bis 4 beschränkt, so dass verschiedene Design-Änderungen ausgeführt werden können, und Ausführungsformen frei kombiniert werden können, und jede Ausführungsform kann modifiziert oder abgekürzt werden, je nachdem, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5457559 [0004]
JP 2013074724 A [0004]

Claims

Stromumwandlungsvorrichtung, umfassend: eine Umschaltschaltung; einen Kondensator, der eine Lade- und Entlade-Operation gemäß einem Umschalten der Umschaltschaltung ausführt; und einen Spannungssensor, der eine Spannung am Kondensator detektiert, wobei ein Stromsensor, der einen aus einer den Kondensator enthaltenden Schaltung zugeführten Strom detektiert, und ein Abnormalitäts-Bestimmungsmittel, das bestimmt, dass es eine Abnormalität des Spannungssensors gibt, basierend auf einem Wert eines Stroms, welcher durch den Stromsensor detektiert wird, und einer Lade- und Entlade-Operation des Kondensators, bereitgestellt werden.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend: einen Niederspannungsseiten-Kondensator, der eine Niederspannungsseiten-Spannung hält; einen Hochspannungsseitenkondensator, dessen negative Elektrode mit einer Negativ-Elektrode des Niederspannungsseiten-Kondensators verbunden ist und der eine Hochspannungsseiten-Spannung hält; eine erste Halbleiter-Umschaltschaltung, deren eines Ende mit der Negativelektrode des Niederspannungsseiten-Kondensators verbunden ist; eine zweite Halbleiter-Umschaltschaltung, deren eines Ende mit einem anderen Ende der ersten Halbleiter-Umschaltschaltung verbunden ist und ein anderes Ende über eine Drosselspule mit einer Positivelektrode des Niederspannungsseiten-Kondensators verbunden ist; eine dritte Halbleiter-Umschaltschaltung, deren eines Ende mit dem anderen Ende der zweiten Halbleiter-Umschaltschaltung verbunden ist; eine vierte Halbleiter-Umschaltschaltung, deren eines Ende mit einem anderen Ende der dritten Halbleiter-Umschaltschaltung verbunden ist und ein anderes Ende mit einer Positivelektrode des Hochspannungsseitenkondensators verbunden ist; einen Zwischenkondensator, dessen eines Ende mit einem Verbindungspunkt der ersten Halbleiter-Umschaltschaltung und der zweiten Halbleiter-Umschaltschaltung verbunden ist und mit einem Verbindungspunkt der dritten Halbleiter-Umschaltschaltung und der vierten Halbleiter-Umschaltschaltung verbunden ist; einen Spannungssensor, der eine Spannung des Zwischenkondensators detektiert; ein Steuermittel, das durch Steuern der ersten Halbleiter-Umschaltschaltung, der zweiten Halbleiter-Umschaltschaltung, der dritten Halbleiter-Umschaltschaltung und der vierten Halbleiter-Umschaltschaltung Zeitverhältnisse von vier Betriebsmodi steuert, wobei jene ein erster Betriebsmodus, in welchem Strom durch den Niederspannungsseiten-Kondensator, die Drosselspule, die zweite Halbleiter-Umschaltschaltung und die erste Halbleiter-Umschaltschaltung fließt, ein zweiter Betriebsmodus, in welchem Strom durch den Niederspannungsseiten-Kondensator, die Drosselspule, die dritte Halbleiter-Umschaltschaltung, den Zwischenkondensator und die erste Halbleiter-Umschaltschaltung fließt, ein dritter Betriebsmodus, in welchem Strom durch den Niederspannungsseiten-Kondensator, die Drosselspule, die zweite Halbleiter-Umschaltschaltung, den Zwischenkondensator und die vierte Halbleiter-Umschaltschaltung fließt, und ein vierter Betriebsmodus, in welchem Strom durch den Niederspannungsseiten-Kondensator, die Drosselspule, die erste Halbleiter-Umschaltschaltung und die vierte Halbleiter-Umschaltschaltung fließt, ist, wodurch die Spannung des Zwischenkondensators auf einen vorbestimmten Wert gesteuert wird, und umfasst: einen Stromsensor, der einen durch die Drosselspule fließenden Strom detektiert; und eine Abnormalitäts-Bestimmungseinheit, die bestimmt, dass es eine Abnormalität des Spannungssensors gibt, unter Verwendung eines Stromwerts, der basierend auf einem durch den Stromsensor detektierten Wert berechnet wird.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Stromwert ein Durchschnittswert von Strom im ersten Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus ist.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit bestimmt, dass der Spannungssensor abnormal ist, wenn der Durchschnittswert von Strom im ersten Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus von einem Durchschnittswert von Strom in allen Betriebsmodi abweicht.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Abnormalitäts-Bestimmungseinheit bestimmt, dass der Spannungssensor abnormal ist, wenn der Durchschnittswert von Strom im ersten Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus von einem Durchschnittswert von Strom im zweiten Betriebsmodus oder dem dritten Betriebsmodus abweicht.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Stromwert der Durchschnittswert von Strom im ersten Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus ist, und es bestimmt wird, dass der Spannungssensor abnormal ist, wenn ein Durchschnittswert von Strom im zweiten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus von einem Durchschnittswert von Strom im dritten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus abweicht.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Stromwert einen Stromänderungsbetrag im zweiten Betriebsmodus oder dem dritten Betriebsmodus ist.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei bestimmt wird, dass der Spannungssensor abnormal ist, wenn der Stromänderungsbetrag im zweiten Betriebsmodus oder dem dritten Betriebsmodus von einem Stromänderungsbetrag im ersten Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus abweicht.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei bestimmt wird, dass der Spannungssensor abnormal ist, wenn der Stromänderungsbetrag im zweiten Betriebsmodus vom Stromänderungsbetrag im dritten Betriebsmodus abweicht.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei bestimmt wird, dass der Spannungssensor abnormal ist, wenn eine Stromänderungsrate im zweiten Betriebsmodus von einer Stromänderungsrate im dritten Betriebsmodus abweicht.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Stromwert ein momentaner Stromwert zu einem vorbestimmten Betriebsmodus-Timing im ersten Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus ist, und bestimmt wird, dass der Spannungssensor abnormal ist, wenn ein Momentanstromwert im zweiten Betriebsmodus nach dem zweiten Betriebsmodus von einem Momentanstromwert im dritten Betriebsmodus nach dem dritten Betriebsmodus abweicht.
Stromumwandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das vorbestimmte Timing im Zwischen-Timing in dem erste Betriebsmodus oder dem vierten Betriebsmodus ist.