JP2012060723A - Dc-dc converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DCDCコンバータに関し、特に、出力電圧の垂下制御を実行可能なDCDCコンバータに関する。 The present invention relates to a DCDC converter, and more particularly to a DCDC converter capable of executing droop control of an output voltage.
従来、DCDCコンバータでは、負荷量の増大、または、DCDCコンバータの出力側の電極間が回路内または負荷側で短絡するショート故障により、負荷の総抵抗(以下、単に負荷抵抗とも称する)が減少し、出力電流が増大した場合、過電流の発生を防止するために出力電圧を下げる、いわゆる垂下制御が行われている。 Conventionally, in a DCDC converter, the total load resistance (hereinafter also simply referred to as load resistance) decreases due to an increase in the load amount or a short-circuit failure in which the electrodes on the output side of the DCDC converter are short-circuited in the circuit or on the load side. When the output current increases, so-called drooping control is performed in which the output voltage is lowered in order to prevent the occurrence of overcurrent.
また、従来のDCDCコンバータの中には、垂下制御において、出力電流が増大した要因により出力電圧を低下させるペースを切り替えることができるものがある。具体的には、例えば、出力電流が所定の第1の閾値以上である場合、ショート故障により出力電流が増大していると判定され、出力電圧が瞬時に下げられ、DCDCコンバータの出力が速やかに停止される。一方、出力電流が第1の閾値より小さく、かつ、所定の第2の閾値以上である場合、負荷増大により出力電流が増大していると判定され、ハードウエアに負担をかけないように、出力電圧が段階的に下げられる。 Also, some conventional DCDC converters can switch the pace at which the output voltage is lowered in the drooping control due to an increase in the output current. Specifically, for example, when the output current is greater than or equal to a predetermined first threshold, it is determined that the output current has increased due to a short circuit failure, the output voltage is instantaneously reduced, and the output of the DCDC converter is quickly Stopped. On the other hand, if the output current is smaller than the first threshold and greater than or equal to the predetermined second threshold, it is determined that the output current has increased due to an increase in the load, and the output is performed so as not to burden the hardware. The voltage is lowered step by step.
さらに、従来、指令電圧と実際の出力電圧との差が所定の閾値以上となる状態が規定時間以上継続した場合、内部のコンバータが故障していると判定するDCDCコンバータが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, conventionally, there has been proposed a DCDC converter that determines that an internal converter has failed when a state where a difference between a command voltage and an actual output voltage is equal to or greater than a predetermined threshold continues for a specified time or longer (for example, , See Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載のDCDCコンバータでは、コンバータの故障の誤検知を防止するために、垂下制御中は、コンバータの故障判断が禁止されている。従って、特許文献1に記載のDCDCコンバータでは、例えば、垂下制御中にショート故障が発生した場合に対応することができず、さらに重大な故障が発生する恐れがある。
However, in the DCDC converter described in
本発明は、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生した故障を迅速に検出できるようにするためのものである。 The present invention is intended to make it possible to quickly detect a failure that has occurred during droop control of the output voltage of a DCDC converter.
本発明の第1の側面のDCDCコンバータは、入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータであって、前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段とを備える。 The DCDC converter according to the first aspect of the present invention is a DCDC converter including a transforming means for transforming and outputting an input voltage, the output voltage control means controlling the output voltage of the transforming means, and the output voltage When the output voltage drooping control is performed by the control means, when the amount of increase of the output current of the transformer means per predetermined time exceeds a predetermined threshold value, there is a failure in the DCDC converter or its surroundings. A failure detection means for determining that it has occurred.
本発明の第1の側面のDCDCコンバータにおいては、出力電圧制御手段により変圧手段の出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定される。 In the DCDC converter according to the first aspect of the present invention, when the drooping control of the output voltage of the transforming means is performed by the output voltage control means, the increase amount per predetermined time of the output current of the transforming means is predetermined. It is determined that a failure has occurred in or around the DCDC converter.
従って、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生したショート故障を迅速に検出することができる。 Therefore, it is possible to quickly detect a short circuit failure that occurs during droop control of the output voltage of the DCDC converter.
この変圧手段は、例えば、スイッチング素子を用いたハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式などの電力変換回路により構成される。この出力電圧制御手段、故障検出手段は、例えば、マイクロコンピュータ、プロセッサなどにより構成される。 This transformer means is constituted by, for example, a power conversion circuit such as a half bridge method or a full bridge method using a switching element. The output voltage control means and the failure detection means are constituted by, for example, a microcomputer or a processor.
前記故障検出手段には、前記出力電圧の垂下制御の開始前にすでに前記出力電流の前記所定の時間あたりの増加量が前記閾値以上であるとき、前記出力電圧の垂下制御が開始された時点で、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定させることができる。 When the output voltage drooping control is started when the increase amount per unit time of the output current is already equal to or greater than the threshold before the drooping control of the output voltage starts, It can be determined that a failure has occurred in the DCDC converter or in the vicinity thereof.
これにより、ショート故障によりDCDCコンバータの出力電圧の垂下制御が開始された時点でショート故障を検出することができる。 As a result, it is possible to detect the short circuit failure when the drooping control of the output voltage of the DCDC converter is started due to the short circuit failure.
本発明の第2の側面のDCDCコンバータは、入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータであって、前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの減少量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段とを備える。 The DCDC converter according to the second aspect of the present invention is a DCDC converter including a transformation means for transforming and outputting an input voltage, the output voltage control means for controlling the output voltage of the transformation means, and the output voltage When the output voltage drooping control is performed by the control means, when the amount of decrease in the output current of the transformer means per predetermined time exceeds a predetermined threshold value, there is a failure in the DCDC converter or its surroundings. A failure detection means for determining that it has occurred.
本発明の第2の側面のDCDCコンバータにおいては、出力電圧制御手段により変圧手段の出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの減少量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定される。 In the DCDC converter according to the second aspect of the present invention, when the drooping control of the output voltage of the transforming means is performed by the output voltage control means, the reduction amount per predetermined time of the output current of the transforming means is predetermined. It is determined that a failure has occurred in or around the DCDC converter.
従って、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生したオープン故障を迅速に検出することができる。 Therefore, it is possible to quickly detect an open failure that occurs during droop control of the output voltage of the DCDC converter.
この変圧手段は、例えば、スイッチング素子を用いたハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式などの電力変換回路により構成される。この出力電圧制御手段、故障検出手段は、例えば、マイクロコンピュータ、プロセッサなどにより構成される。 This transformer means is constituted by, for example, a power conversion circuit such as a half bridge method or a full bridge method using a switching element. The output voltage control means and the failure detection means are constituted by, for example, a microcomputer or a processor.
本発明の第3の側面のDCDCコンバータにおいては、入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータであって、前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記出力電圧制御手段から前記変圧手段に与えられる前記出力電圧の指令値と実際の前記出力電圧との差が所定の第1の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段とを備える。 The DCDC converter according to the third aspect of the present invention is a DCDC converter including a transforming means for transforming and outputting an input voltage, the output voltage control means controlling the output voltage of the transforming means, and the output When the output voltage drooping control is performed by the voltage control means, the difference between the output voltage command value given from the output voltage control means to the transformer means and the actual output voltage is a predetermined first value. And a failure detection means for determining that a failure has occurred in the DCDC converter or its surroundings.
本発明の第3の側面のDCDCコンバータにおいては、出力電圧制御手段により変圧手段の出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記出力電圧制御手段から前記変圧手段に与えられる前記出力電圧の指令値と実際の前記出力電圧との差が所定の第1の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定される。 In the DCDC converter according to the third aspect of the present invention, when the drooping control of the output voltage of the transformation means is performed by the output voltage control means, the output voltage applied from the output voltage control means to the transformation means When the difference between the command value and the actual output voltage is equal to or greater than a predetermined first threshold value, it is determined that a failure has occurred in the DCDC converter or its surroundings.
従って、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生したショート故障を迅速に検出することができる。 Therefore, it is possible to quickly detect a short circuit failure that occurs during droop control of the output voltage of the DCDC converter.
この変圧手段は、例えば、スイッチング素子を用いたハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式などの電力変換回路により構成される。この出力電圧制御手段、故障検出手段は、例えば、マイクロコンピュータ、プロセッサなどにより構成される。 This transformer means is constituted by, for example, a power conversion circuit such as a half bridge method or a full bridge method using a switching element. The output voltage control means and the failure detection means are constituted by, for example, a microcomputer or a processor.
前記故障検出手段には、前記出力電圧の垂下制御の開始前に前記出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の第2の閾値以上であるとき、前記出力電圧の垂下制御が開始された時点で、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定させることができる。 The failure detection means starts the drooping control of the output voltage when the increase amount per predetermined time of the output current is not less than a predetermined second threshold before the drooping control of the output voltage is started. At this point, it can be determined that a failure has occurred in or around the DCDC converter.
これにより、ショート故障によりDCDCコンバータの出力電圧の垂下制御が開始された時点でショート故障を検出することができる。 As a result, it is possible to detect the short circuit failure when the drooping control of the output voltage of the DCDC converter is started due to the short circuit failure.
本発明によれば、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生した故障を迅速に検出することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the failure which generate | occur | produced during droop control of the output voltage of a DCDC converter can be detected rapidly.
以下、本発明を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態
2.変形例
Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order.
1.
<1.実施の形態>
[DCDCコンバータ12の構成例]
図1は、本発明を適用したDCDCコンバータの回路の構成例を示すブロック図である。DCDCコンバータ12は、例えば、EV(Electric Vehicle、電気自動車)、HEV(Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー)、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー)などの電動車両に設けられる。DCDCコンバータ12は、変圧部21、電流センサ22、電圧センサ23、および、制御部24を含むように構成される。
<1. Embodiment>
[Configuration Example of DCDC Converter 12]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a DCDC converter circuit to which the present invention is applied. The DCDC
変圧部21は、FET(Field Effect Transistor)などのスイッチング素子を用いた電力変換回路により構成され、高圧バッテリ11から供給される直流電力の電圧を、制御部24から供給される出力電圧指令値Vcに基づく電圧に変換して出力する。変圧部21から出力された直流電力は、低圧バッテリ13および負荷14に供給される。低圧バッテリ13は、DCDCコンバータ12から供給される直流電力により充電されるとともに、負荷14に直流電力を供給する。
The
なお、変圧部21の電力変換の方式は、特定の方式に限定されるものではなく,例えば、ハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式などを採用することができる。
Note that the power conversion method of the
電流センサ22は、変圧部21の出力電流Ioutを検出し、検出結果を示す信号を制御部24に供給する。
The
電圧センサ23は、変圧部21の出力電圧Voutを検出し、検出結果を示す信号を制御部24に供給する。
The
制御部24は、例えば、マイクロコンピュータなどにより構成され、変圧部21の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutに基づいて、出力電圧指令値Vcを設定し、出力電圧指令値Vcを変圧部21に供給する。また、制御部24は、後述するように、変圧部21の垂下制御を行う。さらに、制御部24は、後述するように、DCDCコンバータ12またはその周囲の故障を検出し、外部(例えば、他のECU(Electronic Control Unit)など)に通知する。
The
[制御部24の機能の構成例]
図2は、制御部24の機能の構成例を示すブロック図である。制御部24は、電流検出部51、電圧検出部52、出力電圧制御部53、故障検出部54、および、メモリ55を含むように構成される。
[Configuration Example of Function of Control Unit 24]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of functions of the
電流検出部51は、電流センサ22から供給される信号に基づいて、変圧部21の出力電流Ioutを検出し、出力電流Ioutの検出値を出力電圧制御部53および故障検出部54に供給する。
The
電圧検出部52は、電圧センサ23から供給される信号に基づいて、変圧部21の出力電圧Voutを検出し、出力電圧Voutの検出値を出力電圧制御部53および故障検出部54に供給する。
The
出力電圧制御部53は、変圧部21の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutに基づいて、出力電圧指令値Vcを設定し、設定した出力電圧指令値Vcを変圧部21に供給することにより、変圧部21の出力電圧Voutを制御する。また、出力電圧制御部53は、必要に応じて、出力電圧指令値Vcをメモリ55に記録する。
The output
故障検出部54は、変圧部21の出力電流Ioutおよび出力電圧Vout、並びに、出力電圧制御部53により設定される出力電圧指令値Vcに基づいて、DCDCコンバータ12またはその周囲の故障を検出する。故障検出部54は、検出した故障を出力電圧制御部53および外部に通知する。また、故障検出部54は、必要に応じて、出力電流Ioutの検出値をメモリ55に記録する。
The
[垂下制御処理の第1の実施の形態]
次に、図3のフローチャートを参照して、DCDCコンバータ12により実行される垂下制御処理の第1の実施の形態について説明する。この第1の実施の形態では、変圧部21の出力電流Ioutに基づいて、故障検出が行われる。
[First embodiment of drooping control processing]
Next, a first embodiment of the drooping control process executed by the
なお、垂下制御処理は、負荷量の増大またはショート故障の発生により、負荷14の総抵抗成分R(以下、単に負荷抵抗Rとも称する)が減少し、出力電流Ioutが所定の閾値It0以上になったとき、開始される。なお、閾値It0は、垂下制御の開始判定を行うために予め設定されている閾値である。 In the drooping control process, the total resistance component R of the load 14 (hereinafter also simply referred to as load resistance R) decreases due to an increase in the load amount or occurrence of a short circuit failure, and the output current Iout becomes equal to or greater than a predetermined threshold It0. Will start. The threshold value It0 is a threshold value that is set in advance to determine whether to start drooping control.
ステップS1において、DCDCコンバータ12は、垂下制御を開始する。具体的には、出力電圧制御部53は、所定の時間Δt毎に出力電圧指令値Vcを所定の電圧ΔVずつ下げ、変圧部21に供給する。変圧部21は、出力電圧指令値Vcに従って、時間Δt毎に出力電圧Voutを電圧ΔVずつ段階的に下げるように、内部のスイッチング素子等を制御する。
In step S1, the
ステップS2において、出力電流検出部51は、電流センサ22から供給される信号に基づいて、出力電流Ioutを検出し、出力電流Ioutの検出値を故障検出部54に供給する。
In step S <b> 2, the output
ステップS3において、故障検出部54は、前回の出力電流Ioutの検出値をメモリ55から読み出し、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIを算出する。
In step S3, the
ステップS4において、故障検出部54は、今回の出力電流Ioutの検出値をメモリ55に記録する。
In step S <b> 4, the
ステップS5において、故障検出部54は、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが所定の閾値ΔIt2を超えたか否かを判定する。なお、この閾値ΔIt2は、故障判定を行うためのものであり、ゼロより大きい値に予め設定されている。今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt2を超えたと判定された場合、処理はステップS6に進む。
In step S5, the
ステップS6において、故障検出部54は、電流センサ22と低圧バッテリ13の間で、ショート故障が発生していると判定する。
In step S <b> 6, the
ステップS7において、DCDCコンバータ12は、故障対応処理1を実行する。
In step S7, the
ここで、故障対応処理1について、図4を参照して説明する。図4は、正常時とショート故障発生時のDCDCコンバータ12の垂下特性の例を示すグラフである。横軸は出力電流Ioutを示し、縦軸は出力電圧Voutを示している。また、一点鎖線は垂下制御が正常に行われた場合の垂下特性を示し、実線はショート故障により異常垂下が発生した場合の垂下特性を示している。
Here, the
この例では、正常時の垂下特性は、いわゆる逆L字型の垂下特性を示している。すなわち、正常時には、出力電圧Voutの下降に従って、出力電流Ioutの増加率が次第に減少し、最終的にほぼゼロとなり、出力電流Ioutがほぼ一定になる。そして、出力電圧Voutは、低圧バッテリ13の電圧Vbとほぼ等しくなる。
In this example, the normal drooping characteristic indicates a so-called inverted L-shaped drooping characteristic. That is, at the normal time, as the output voltage Vout decreases, the increase rate of the output current Iout gradually decreases, finally becomes substantially zero, and the output current Iout becomes substantially constant. The output voltage Vout is substantially equal to the voltage Vb of the
一方、ショート故障が発生した場合、負荷抵抗Rがほぼゼロになるため、出力電流Ioutが急激に増加し、想定値より大きくなる。この過電流の状態をそのまま放置しておくと、DCDCコンバータ12、低圧バッテリ13および負荷14などが破壊される恐れがある。
On the other hand, when a short circuit failure occurs, the load resistance R becomes almost zero, so the output current Iout increases rapidly and becomes larger than the assumed value. If this overcurrent state is left as it is, the
そこで、ステップS7の故障対応処理1において、故障検出部54は、ショート故障の発生を、出力電圧制御部53および外部に通知する。そして、出力電圧制御部53は、変圧部21に供給する出力電圧指令値Vcをゼロに設定し、変圧部21のスイッチング動作を停止させ、出力電圧Voutを早急にゼロに下げる。これにより、ショート故障による過電流が、DCDCコンバータ12、低圧バッテリ13および負荷14に継続して流れることが防止される。
Therefore, in the
その後、処理はステップS15に進み、ステップS15において、DCDCコンバータ12は、垂下制御を停止し、垂下制御処理は終了する。
Thereafter, the process proceeds to step S15. In step S15, the
一方、ステップS5において、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt2を超えていないと判定された場合、処理はステップS8に進む。 On the other hand, if it is determined in step S5 that the difference ΔI between the current and previous output current Iout detection values does not exceed the threshold value ΔIt2, the process proceeds to step S8.
ステップS8において、故障検出部54は、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが所定の閾値ΔIt1未満であるか否かを判定する。なお、この閾値ΔIt1は、故障判定を行うためのものであり、ゼロより小さい値に予め設定されている。今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt1未満であると判定された場合、処理はステップS9に進む。
In step S8, the
ステップS9において、故障検出部54は、変圧部21と電流センサ22の間で、ショート故障が発生していると判定する。
In step S <b> 9, the
ステップS10において、ステップS7の処理と同様に、故障対応処理1が実行される。
In step S10, the
その後、処理はステップS15に進み、ステップS15において、垂下制御が停止され、垂下制御処理は終了する。 Thereafter, the process proceeds to step S15. In step S15, the drooping control is stopped, and the drooping control process ends.
一方、ステップS8において、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt1未満でないと判定された場合、処理はステップS11に進む。 On the other hand, if it is determined in step S8 that the difference ΔI between the current and previous output currents Iout is not less than the threshold value ΔIt1, the process proceeds to step S11.
ステップS11において、故障検出部54は、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが、閾値ΔIt1以上かつゼロ以下であるか否かを判定する。今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが、閾値ΔIt1以上かつゼロ以下であると判定された場合、処理はステップS12に進む。
In step S11, the
ステップS12において、故障検出部54は、オープン故障が発生していると判定する。ここで、オープン故障とは、DCDCコンバータ12の出力側の電極間が開放される故障である。
In step S12, the
図5は、正常時とオープン故障発生時のDCDCコンバータ12の垂下特性の例を示すグラフである。横軸は出力電流Ioutを示し、縦軸は出力電圧Voutを示している。また、一点鎖線は垂下制御が正常に行われた場合の垂下特性を示し、実線はオープン故障により異常垂下が発生した場合の垂下特性を示している。なお、正常時のグラフは、図4と同様である。
FIG. 5 is a graph showing an example of drooping characteristics of the
オープン故障が発生した場合、出力電流Ioutは急激に減少し、ゼロになるとともに、出力電圧Voutは、低圧バッテリ13の電圧Vbとほぼ等しくなる。
When an open failure occurs, the output current Iout decreases rapidly and becomes zero, and the output voltage Vout becomes substantially equal to the voltage Vb of the low-
従って、故障検出部54は、出力電流Ioutの減少率(所定の時間あたりの出力電流Ioutの減少量)が、閾値ΔIt1(<0)より大きく、ゼロより小さい場合、オープン故障が発生していると判定する。
Therefore, the
ステップS13において、DCDCコンバータ12は、故障対応処理2を実行する。具体的には、故障検出部54は、オープン故障の発生を、出力電圧制御部53および外部に通知する。なお、この時点で出力電流Ioutはほぼゼロになっているので、必ずしも変圧部21の動作を停止する必要はない。従って、故障対応処理1のように変圧部21の動作を停止せずに、変圧部21の動作をそのまま継続するようにしてもよい。あるいは、故障対応処理1と同様に、変圧部21の動作を停止するようにしてもよい。
In step S13, the
その後、処理はステップS15に進み、垂下制御が停止される。なお、故障対応処理2において変圧部21の動作が継続されている場合、垂下制御の停止に伴い通常の制御が開始される。そして、垂下制御処理は終了する。
Thereafter, the process proceeds to step S15, and the drooping control is stopped. When the operation of the
一方、ステップS11において、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが、閾値ΔIt1以上かつゼロ以下でないと判定された場合、処理はステップS14に進む。 On the other hand, when it is determined in step S11 that the difference ΔI between the detected value of the current and the previous output current Iout is not less than the threshold ΔIt1 and not less than zero, the process proceeds to step S14.
ステップS14において、故障検出部54は、負荷14が正常な状態に復帰したか否かを判定する。例えば、故障検出部54は、出力電流Ioutを所定の閾値It3と比較し、出力電流Ioutが閾値It3以上である場合、負荷14が正常な状態に復帰していないと判定し、処理はステップS2に戻る。そして、変圧部21の出力電圧Voutが、時間Δt毎に電圧ΔVずつ段階的に下げられる垂下制御が継続して行われる。
In step S14, the
一方、ステップS14において、故障検出部54は、出力電流Ioutが閾値It3より小さい場合、負荷14が正常な状態に復帰したと判定し、処理はステップS15に進む。このとき、故障検出部54は、負荷14が正常な状態に復帰したことを出力電圧制御部53に通知する。
On the other hand, in step S14, when the output current Iout is smaller than the threshold value It3, the
なお、出力電流Ioutが閾値It3より小さい状態が所定の時間継続した場合、負荷14が正常な状態に復帰したと判定するようにしてもよい。
When the state where the output current Iout is smaller than the threshold value It3 continues for a predetermined time, it may be determined that the
ステップS15において、DCDCコンバータ12は、出力電流Ioutが十分小さくなったので、垂下制御を停止し、通常の制御を開始する。そして、垂下制御処理は終了する。
In step S15, the
このようにして、DCDCコンバータ12の出力電圧の垂下制御中に、出力電流Ioutに基づいてショート故障およびオープン故障を迅速に検出し、適切に対応することができる。その結果、故障の拡大を防止することができる。
In this manner, during the drooping control of the output voltage of the
[垂下制御処理の第2の実施の形態]
次に、図6のフローチャートを参照して、DCDCコンバータ12により実行される垂下制御処理の第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態では、変圧部21の出力電圧Voutに基づいて、故障検出が行われる。
[Second embodiment of drooping control processing]
Next, a second embodiment of the drooping control process executed by the
なお、この処理は、負荷量の増大またはショート故障の発生により、負荷14の負荷抵抗Rが減少し、出力電流Ioutが所定の閾値It0以上になったとき、開始される。
This process is started when the load resistance R of the
ステップS51において、図3のステップS1の処理と同様に、垂下制御が開始される。 In step S51, the drooping control is started in the same manner as in step S1 of FIG.
ステップS52において、電圧検出部52は、電圧センサ23から供給される信号に基づいて、出力電圧Voutを検出し、出力電圧Voutの検出値を出力電圧制御部53に供給する。
In step S <b> 52, the
ステップ53において、出力電圧制御部53は、出力電圧指令値Vcを、検出された出力電圧Voutから電圧ΔVだけ引くことにより求める。
In
ステップS54において、出力電圧制御部53は、出力電圧指令値Vcをメモリ55に記録するとともに、変圧部21に供給する。変圧部21は、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcとなるように、内部のスイッチング素子等を制御する。
In step S <b> 54, the
ステップS55において、電圧検出部52は、ステップS53の処理で出力電圧指令値Vcが変圧部21に供給されてから所定の時間Δtが経過した時点で、電圧センサ23から供給される信号に基づいて、出力電圧Voutを検出する。そして、電圧検出部52は、出力電圧Voutの検出値を、出力電圧制御部53および故障検出部54に供給する。
In step S55, the
ステップS56において、故障検出部54は、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcと等しいか否かを判定する。具体的には、故障検出部54は、最新の出力電圧指令値Vcをメモリ55から読み出し、ステップS54の処理で検出された出力電圧Voutと比較する。故障検出部54は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcとの差が所定の許容範囲内である場合、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcと等しいと判定し、処理はステップS57に進む。
In step S56, the
ステップS57において、故障検出部54は、負荷14が正常な状態に復帰したか否かを判定する。具体的には、電流検出部51は、電流センサ22から供給される信号に基づいて、出力電流Ioutを検出し、出力電流Ioutの検出値を故障検出部54に供給する。
In step S57, the
故障検出部54は、上述した図3のステップS14の処理と同様にして、負荷14が正常な状態に復帰したか否かを判定する。すなわち、出力電流Ioutが所定の閾値It3より小さくなったか否かが判定される。負荷14が正常な状態に復帰していないと判定された場合、すなわち、出力電流Ioutが閾値It3以上であると判定された場合、処理はステップS53に戻る。そして、変圧部21の出力電圧Voutが、時間Δt毎に電圧ΔVずつ段階的に下げられる垂下制御が継続して行われる。
The
一方、ステップS57において、負荷14が正常な状態に復帰したと判定された場合、すなわち、出力電流Ioutが閾値It3より小さいと判定された場合、処理はステップS66に進む。このとき、故障検出部54は、負荷14が正常な状態に復帰したことを出力電圧制御部53に通知する。
On the other hand, if it is determined in step S57 that the
ステップS66において、DCDCコンバータ12は、負荷14が正常な状態に復帰したので、垂下制御を停止し、通常の制御を開始する。そして、垂下制御処理は終了する。
In step S66, the
一方、ステップS56において、故障検出部54は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcとの差が所定の許容範囲を超えている場合、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcと等しくないと判定し、処理はステップS58に進む。
On the other hand, in step S56, the
ステップS58において、故障検出部54は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が所定の閾値ΔVth1以下であるか否かを判定する。なお、この閾値ΔVth1は、故障判定を行うために予め設定されている閾値である。そして、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が閾値ΔVth1以下であると判定された場合、処理はステップS59に進む。
In step S58, the
ステップS59において、ステップS57の処理と同様に、負荷14が正常な状態に復帰したか否かが判定される。負荷14が正常な状態に復帰していないと判定された場合、処理はステップS60に進む。
In step S59, as in the process of step S57, it is determined whether or not the
ステップS60において、出力電圧制御部53は、出力電圧指令値Vcを、出力電圧Vout−(ΔV+補正電圧)に設定する。このとき、例えば、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcとの差が補正電圧に設定される。
In step S60, the output
その後、処理はステップS54に戻り、垂下制御が継続して行われる。 Thereafter, the process returns to step S54, and the drooping control is continued.
一方、ステップS59において、負荷14が正常な状態に復帰したと判定された場合、処理はS66に進む。
On the other hand, if it is determined in step S59 that the
ステップS66において、DCDCコンバータ12は、負荷14が正常な状態に復帰したので、垂下制御を停止し、通常の制御を開始する。そして、垂下制御処理は終了する。
In step S66, the
一方、ステップS58において、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が閾値ΔVth1より大きいと判定された場合、処理はステップS61に進む。 On the other hand, if it is determined in step S58 that the absolute value of the difference between the output voltage Vout and the output voltage command value Vc is greater than the threshold value ΔVth1, the process proceeds to step S61.
ステップS61において、故障検出部54は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が、閾値ΔVth1より大きく、かつ、所定の閾値ΔVth2より小さいか否かを判定する。なお、この閾値ΔVth2は、故障判定を行うために予め設定されている閾値である。そして、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が、閾値ΔVth1より大きく、かつ、閾値ΔVth2より小さいと判定された場合、処理はステップS62に進む。
In step S61, the
ステップS62において、図3のステップS12の処理と同様に、オープン故障が発生していると判定され、ステップS63において、図3のステップS13の処理と同様に、故障対応処理2が実行される。その後、処理はステップS66に進む。
In step S62, it is determined that an open failure has occurred, similarly to the process in step S12 in FIG. 3, and in step S63, the
ステップS66において、DCDCコンバータ12は、垂下制御を停止する。そして、垂下制御処理は終了する。
In step S66, the
一方、ステップS61において、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が、閾値ΔVth2以上であると判定された場合、処理はステップS64に進む。 On the other hand, if it is determined in step S61 that the absolute value of the difference between the output voltage Vout and the output voltage command value Vc is greater than or equal to the threshold value ΔVth2, the process proceeds to step S64.
ステップS64において、故障検出部54は、ショート故障が発生していると判定する。
In step S64, the
ステップS65において、図3のステップS7の処理と同様に、故障対応処理1が実行される。その後、処理はステップS66に進む。
In step S65, the
ステップS66において、DCDCコンバータ12は、垂下制御を停止する。そして、垂下制御処理は終了する。
In step S66, the
このようにして、DCDCコンバータ12の出力電圧の垂下制御中に、出力電圧Voutに基づいてショート故障およびオープン故障を迅速に検出し、適切に対応することができる。その結果、故障の拡大を防止することができる。
In this manner, during the drooping control of the output voltage of the
<2.変形例>
[故障の検出方法の変形例]
以上の説明では、出力電流Ioutまたは出力電圧Voutのいずれか一方を用いて、垂下制御中の故障を検出する例を示したが、両方を用いるようにしてもよい。両方を用いることにより、以下に述べるように、より故障の検出精度を上げることが可能になる。また、故障の発生箇所をある程度絞ることが可能になる。
<2. Modification>
[Modification of failure detection method]
In the above description, an example in which a failure during drooping control is detected using either the output current Iout or the output voltage Vout has been described, but both may be used. By using both, as described below, it becomes possible to further improve the accuracy of failure detection. In addition, it is possible to narrow down the location of failure occurrence to some extent.
図7および図8は、時刻t1において異常が発生し、逆L字型の垂下制御が開始され、そのまま正常に垂下制御が行われた場合の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutの検出値の時系列の変化の一例を示すグラフである。なお、図7の横軸は時間を示し、縦軸は電流センサ22による出力電流Ioutの検出値を示している。また、図8の横軸は時間を示し、縦軸は電圧センサ23による出力電圧Voutの検出値を示している。
7 and 8 show time series of detected values of the output current Iout and the output voltage Vout when an abnormality occurs at time t1, reverse L-shaped drooping control is started, and drooping control is normally performed as it is. It is a graph which shows an example of a change of. In FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the detected value of the output current Iout by the
出力電圧Voutは、垂下制御が開始された時刻t1から、低圧バッテリ13の電圧Vbに達するまでの間、ほぼ同じ変化率で下げられ、その後、電圧Vbに保たれる。なお、参考までに、低圧バッテリ13が設けられない場合には、出力電圧Voutは、0まで下げられることもある。
The output voltage Vout is lowered at substantially the same rate of change from the time t1 when the drooping control is started until the voltage Vb of the
一方、出力電流Ioutは、時刻t1以降もしばらく上昇し、設計値により求まる短絡電流に達した後、ほぼ一定に保たれ、出力電圧Voutがゼロまで下がった場合、その後ゼロまで下げられる。 On the other hand, the output current Iout rises for a while after time t1, reaches a short-circuit current determined by the design value, and then remains substantially constant. When the output voltage Vout decreases to zero, the output current Iout decreases to zero.
図9および図10は、時刻t11において異常が発生し、垂下制御が開始され、時刻t12において、ショート故障が発生した場合の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutの検出値の時系列の変化の一例を示すグラフである。なお、図9の横軸は時間を示し、縦軸は電流センサ22による出力電流Ioutの検出値を示している。また、図10の横軸は時間を示し、縦軸は電圧センサ23による出力電圧Voutの検出値を示している。
FIG. 9 and FIG. 10 show examples of time-series changes in the detected values of the output current Iout and the output voltage Vout when an abnormality occurs at time t11, drooping control is started, and a short-circuit failure occurs at time t12. It is a graph to show. In FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the detected value of the output current Iout by the
図9の例において、出力電流Ioutは、ショート故障が発生した時刻t12において急上昇している。これにより、ショート故障が、少なくとも電流センサ22の後段で発生していることが分かる。なお、ショート故障が電流センサ22の前段で発生した場合、出力電流Ioutは急降下し、ほぼ−∞になる。
In the example of FIG. 9, the output current Iout increases rapidly at time t12 when a short circuit failure occurs. As a result, it can be seen that a short circuit failure has occurred at least in the subsequent stage of the
また、図10の例において、出力電圧Voutは、時刻t12において0まで急降下している。これにより、ショート故障が発生していることが分かる。 In the example of FIG. 10, the output voltage Vout suddenly drops to 0 at time t12. Thereby, it is understood that a short circuit failure has occurred.
また、変圧部21の出力側以降でオープン故障が発生した場合、発生箇所に関わらず、電流センサ22による出力電流Ioutの検出値は、ほぼ0になる。図3の垂下制御処理の例では、これを利用して、出力電流Ioutが急激に減少した場合、オープン故障が発生していると判定するようにした。
In addition, when an open failure occurs after the output side of the
しかし、電流センサ22の設置位置によっては、変圧部21の出力側以降であって、電流センサ22の前段でショート故障が発生する場合があり、この場合、オープン故障が発生した場合と同様に、出力電流Ioutの検出値がほぼ0になる。従って、出力電流Ioutだけでは、ショート故障とオープン故障の判定を誤る可能性がある。
However, depending on the installation position of the
一方、変圧部21の出力側以降でオープン故障が発生した場合、電圧センサ23による出力電圧Voutの検出値は、発生箇所が電圧センサ23の前段のとき、低圧バッテリ13の電圧Vbとほぼ等しくなり、発生箇所が電圧センサ23の後段のとき、変圧部21の出力電圧とほぼ等しくなる。また、変圧部21の出力側以降でショート故障が発生した場合、ショート故障の発生箇所に関わらず、電圧センサ23による出力電圧Voutの検出値は、ほぼ0になる。
On the other hand, when an open failure occurs after the output side of the
従って、出力電流Ioutの検出値がほぼ0である場合、出力電圧Voutの検出値に基づいて、オープン故障とショート故障のいずれが発生しているかをより正確に識別することができる。また、出力電圧Voutの検出値に基づいて、オープン故障が、電圧センサ23の前段または後段のいずれで発生したかを絞り込むことができる。
Therefore, when the detected value of the output current Iout is substantially 0, it is possible to more accurately identify whether an open fault or a short fault has occurred based on the detected value of the output voltage Vout. Further, based on the detected value of the output voltage Vout, it is possible to narrow down whether an open failure has occurred at the front stage or the rear stage of the
[その他の変形例]
また、以上の説明では、本発明を降圧型のDCDCコンバータに適用する例を示したが、本発明は昇圧型のDCDCコンバータにも適用することができる。
[Other variations]
In the above description, the present invention is applied to a step-down DCDC converter. However, the present invention can also be applied to a step-up DCDC converter.
さらに、図3および図6のいずれの垂下制御処理を行う場合でも、垂下制御を開始する前に、すでに出力電流Ioutの時間Δtあたりの増加量が閾値ΔIt1以上であるとき、換言すれば、垂下制御を開始する前にすでにショート故障の判定条件が成立しているとき、垂下制御が開始された時点で、ショート故障が発生していると判定するようにしてもよい。 Furthermore, in any of the droop control processes of FIG. 3 and FIG. 6, before the droop control is started, when the increase amount per time Δt of the output current Iout is already equal to or greater than the threshold ΔIt1, in other words, droop When the short failure determination condition is already established before the control is started, it may be determined that a short failure has occurred when the drooping control is started.
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。 The series of processes described above can be executed by hardware or can be executed by software. When a series of processing is executed by software, a program constituting the software is installed in the computer. Here, the computer includes, for example, a general-purpose personal computer capable of executing various functions by installing various programs by installing a computer incorporated in dedicated hardware.
図10は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of a computer that executes the above-described series of processing by a program.
コンピュータにおいて、CPU(Central Processing Unit)201,ROM(Read Only Memory)202,RAM(Random Access Memory)203は、バス204により相互に接続されている。
In a computer, a central processing unit (CPU) 201, a read only memory (ROM) 202, and a random access memory (RAM) 203 are connected to each other by a
バス204には、さらに、入出力インタフェース205が接続されている。入出力インタフェース205には、入力部206、出力部207、記憶部208、通信部209、及びドライブ210が接続されている。
An input /
入力部206は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部207は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部208は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部209は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ210は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア211を駆動する。
The
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU201が、例えば、記憶部208に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース205及びバス204を介して、RAM203にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
In the computer configured as described above, the
コンピュータ(CPU201)が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア211に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
The program executed by the computer (CPU 201) can be provided by being recorded on the
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア211をドライブ210に装着することにより、入出力インタフェース205を介して、記憶部208にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部209で受信し、記憶部208にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM202や記憶部208に、あらかじめインストールしておくことができる。
In the computer, the program can be installed in the
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。 The program executed by the computer may be a program that is processed in time series in the order described in this specification, or in parallel or at a necessary timing such as when a call is made. It may be a program for processing.
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。 Further, in this specification, the system represents the entire apparatus constituted by a plurality of apparatuses.
さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に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において種々の変更が可能である。 Furthermore, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
11 高圧バッテリ
12 DCDCコンバータ
13 低圧バッテリ
14 負荷
21 変圧部
22 電流センサ
23 電圧センサ
24 制御部
51 電流検出部
52 電圧検出部
53 出力電圧制御部
54 故障検出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (5)
前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、
前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段と
を備えることを特徴とするDCDCコンバータ。 In a DCDC converter provided with a transforming means for transforming and outputting an input voltage,
Output voltage control means for controlling the output voltage of the transformer means;
When the output voltage drooping control is performed by the output voltage control means, when the amount of increase in the output current of the transformer means per predetermined time exceeds a predetermined threshold value, the DCDC converter or its surroundings A DCDC converter comprising: failure detection means for determining that a failure has occurred.
ことを特徴とする請求項1に記載のDCDCコンバータ。 The failure detection means, when the increase in the output current per predetermined time is already greater than or equal to the threshold before the start of the output voltage droop control, when the output voltage droop control is started, The DCDC converter according to claim 1, wherein it is determined that a failure has occurred in or around the DCDC converter.
前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、
前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの減少量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段と
を備えることを特徴とするDCDCコンバータ。 In a DCDC converter provided with a transforming means for transforming and outputting an input voltage,
Output voltage control means for controlling the output voltage of the transformer means;
When the output voltage drooping control is performed by the output voltage control means, when the amount of decrease of the output current of the transformer means per predetermined time exceeds a predetermined threshold, the DCDC converter or its surroundings A DCDC converter comprising: failure detection means for determining that a failure has occurred.
前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、
前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記出力電圧制御手段から前記変圧手段に与えられる前記出力電圧の指令値と実際の前記出力電圧との差が所定の第1の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段と
を備えることを特徴とするDCDCコンバータ。 In a DCDC converter provided with a transforming means for transforming and outputting an input voltage,
Output voltage control means for controlling the output voltage of the transformer means;
When the output voltage drooping control is performed by the output voltage control means, the difference between the output voltage command value given from the output voltage control means to the transformer means and the actual output voltage is a predetermined value. A DCDC converter, comprising: a failure detection unit that determines that a failure has occurred in the DCDC converter or its surroundings when the first threshold value or more is reached.
ことを特徴とする請求項4に記載のDCDCコンバータ。 The failure detection unit is configured to start the droop control of the output voltage when the increase amount of the output current per predetermined time is equal to or greater than a predetermined second threshold before the droop control of the output voltage is started. The DCDC converter according to claim 4, wherein it is determined that a failure has occurred in or around the DCDC converter.
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