JP2018078738A - Step-down dcdc convert on vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータに関するものである。 The present invention relates to an on-vehicle step-down DCDC converter.
車載用のＤＣＤＣコンバータなどの電子機器では、例えばグラウンドに接続された端子が外れてしまい、グラウンドに接続されるべき導電路が正常にグラウンドに接続されていない異常状態が発生すると、機器に異常動作が生じたり、故障の原因となったりすることがある。この問題に関し、接地端子が確実に接地されているか否かを検出する技術として、特許文献１のような技術が提案されている。但し、特許文献１の技術は、車載用のＤＣＤＣコンバータに関するものではない。 In an electronic device such as an in-vehicle DCDC converter, for example, when a terminal connected to the ground is disconnected and an abnormal state occurs where the conductive path to be connected to the ground is not normally connected to the ground, the device operates abnormally. May occur or cause a malfunction. Regarding this problem, as a technique for detecting whether or not the ground terminal is securely grounded, a technique as disclosed in Patent Document 1 has been proposed. However, the technique of Patent Document 1 does not relate to a DCDC converter for vehicle use.
スイッチング方式の降圧型ＤＣＤＣコンバータを車両に搭載する場合、降圧動作を行う電圧変換部の一部の経路を車両内に設けられたグラウンド部に電気的に接続する必要がある。例えば、ＤＣＤＣコンバータに設けられたグラウンド接続用のグラウンド端子を螺子、ボルト等の連結部材によって外部のグラウンド部に接続することで、ＤＣＤＣコンバータにおける一部の導電路の電位をグラウンドレベルに固定することができる。 When a switching type step-down DCDC converter is mounted on a vehicle, it is necessary to electrically connect a part of a path of a voltage conversion unit that performs a step-down operation to a ground portion provided in the vehicle. For example, by connecting a ground terminal for ground connection provided in the DCDC converter to an external ground portion by a connecting member such as a screw or a bolt, the potential of some conductive paths in the DCDC converter is fixed to the ground level. Can do.
しかし、この種のＤＣＤＣコンバータでは、グラウンド部に接続された導電路がグラウンド電位であることを前提として様々な動作を行うため、グラウンド部に接続された導電路の電位がグラウンド電位から変動してしまうと正常に動作しない事態が生じ得る。例えば、グラウンド端子の電位を基準として出力電圧を検出し、この検出結果に基づいて出力を目標電圧に近づけるように降圧制御を行う場合、グラウンド端子がグラウンド部から外れてしまい、グラウンド端子の電位がグラウンド電位に固定されずに浮いた状態となってしまうと、基準の変化によって出力電圧が正常に検出できなくなってしまうため、適正な目標電圧を出力することができなくなる。このような事態が生じても、出力電圧を検出する電圧検出部や電圧変換部を制御する制御部は、検出される出力電圧が誤った値であることを認識できないため、誤った検出結果に基づいて誤った電圧を出力するような降圧制御を継続してしまうことになる。このような問題は、特許文献１の技術では解消し得ない。 However, in this type of DCDC converter, various operations are performed on the assumption that the conductive path connected to the ground portion is at the ground potential, and therefore the potential of the conductive path connected to the ground portion varies from the ground potential. If this happens, there may be a situation where it does not operate normally. For example, when the output voltage is detected based on the potential of the ground terminal and the step-down control is performed so that the output approaches the target voltage based on the detection result, the ground terminal is removed from the ground portion, and the potential of the ground terminal is If it is in a floating state without being fixed to the ground potential, the output voltage cannot be normally detected due to a change in the reference, so that an appropriate target voltage cannot be output. Even if such a situation occurs, the voltage detection unit that detects the output voltage and the control unit that controls the voltage conversion unit cannot recognize that the detected output voltage is an incorrect value. Based on this, step-down control that outputs an incorrect voltage is continued. Such a problem cannot be solved by the technique of Patent Document 1.
本発明は、本発明は上述した事情に基づいてなされたものであり、降圧動作中に電圧変換部と基準導電路との間の接続状態が異常となった場合に、その異常を確実に検出し得る異常検出装置又はＤＣＤＣコンバータを実現することを目的とするものである。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and when the connection state between the voltage conversion unit and the reference conductive path becomes abnormal during the step-down operation, the abnormality is reliably detected. An object of the present invention is to realize a possible abnormality detection device or DCDC converter.
第１の発明である車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータは、
第１導電路に電気的に接続されたスイッチング素子からなる第１素子と、前記第１導電路と前記第１導電路の電位よりも低い所定の基準電位に保たれる基準導電路との間に電気的に接続されたスイッチング素子又はダイオードからなる第２素子と、前記第１素子及び前記第２素子と第２導電路との間に電気的に接続されたインダクタとを備え、前記第１素子のオン動作とオフ動作との切り替えによって前記第１導電路に印加された電圧を降圧して前記第２導電路に出力する降圧動作を行う電圧変換部と、
前記第２素子と前記基準導電路との間の所定位置の電位を基準とし、前記第１導電路及び前記第２導電路のうち、少なくとも前記第２導電路の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第１素子に制御信号を与えるとともに前記電圧検出部の検出結果に基づいて前記第２導電路の出力電圧を前記基準導電路の電圧よりも大きい所定の目標電圧に近づけるように前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御を行い、前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御中の所定の停止時期に前記電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に前記電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行う制御部と、
前記制御部が前記電圧変換部の降圧動作を一時的に停止しているときの前記電圧検出部による検出結果に基づいて、前記電圧変換部と前記基準導電路との間の接続状態が異常であるか否かを判定する判定部と、
を有する。
The step-down DCDC converter for in-vehicle use according to the first invention is
Between a first element composed of a switching element electrically connected to the first conductive path and a reference conductive path maintained at a predetermined reference potential lower than the potential of the first conductive path and the first conductive path A second element made of a switching element or a diode electrically connected to the first element, and an inductor electrically connected between the first element and the second element and a second conductive path. A voltage conversion unit that performs a step-down operation of stepping down a voltage applied to the first conductive path by switching between an ON operation and an OFF operation of an element and outputting the voltage to the second conductive path;
A voltage detector configured to detect a voltage of at least the second conductive path of the first conductive path and the second conductive path with reference to a potential at a predetermined position between the second element and the reference conductive path; ,
The voltage conversion unit applies a control signal to the first element and makes the output voltage of the second conductive path approach a predetermined target voltage larger than the voltage of the reference conductive path based on a detection result of the voltage detection unit. The voltage conversion unit is controlled to perform a step-down operation, and the voltage conversion unit temporarily stops the step-down operation of the voltage conversion unit at a predetermined stop time during the control to cause the voltage conversion unit to perform the step-down operation. A control unit that performs control to resume the step-down operation of the unit;
Based on the detection result by the voltage detection unit when the control unit temporarily stops the voltage step-down operation of the voltage conversion unit, the connection state between the voltage conversion unit and the reference conductive path is abnormal. A determination unit for determining whether or not there is,
Have
第２の発明である車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータは、
第１導電路に電気的に接続されたスイッチング素子からなる第１素子と、前記第１導電路と前記第１導電路の電位よりも低い所定の基準電位に保たれる基準導電路との間に電気的に接続されたスイッチング素子又はダイオードからなる第２素子と、前記第１素子及び前記第２素子と第２導電路との間に電気的に接続されたインダクタとを備え、前記第１素子のオン動作とオフ動作との切り替えによって前記第１導電路に印加された電圧を降圧して前記第２導電路に出力する降圧動作を行う電圧変換部と、
前記第２素子と前記基準導電路との間の所定位置の電位を基準とし、前記第１導電路及び前記第２導電路のうち、少なくとも前記第２導電路の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第１素子に制御信号を与えるとともに前記電圧検出部の検出結果に基づいて前記第２導電路の出力電圧を前記基準導電路の電圧よりも大きい所定の目標電圧に近づけるように前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御を行い、前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御中において出力電流が所定の電流閾値以下となった場合又は複数回の所定停止時期に前記電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に前記電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行う制御部と、
を有する。
The on-vehicle step-down DCDC converter according to the second invention is
Between a first element composed of a switching element electrically connected to the first conductive path and a reference conductive path maintained at a predetermined reference potential lower than the potential of the first conductive path and the first conductive path A second element made of a switching element or a diode electrically connected to the first element, and an inductor electrically connected between the first element and the second element and a second conductive path. A voltage conversion unit that performs a step-down operation of stepping down a voltage applied to the first conductive path by switching between an ON operation and an OFF operation of an element and outputting the voltage to the second conductive path;
A voltage detector configured to detect a voltage of at least the second conductive path of the first conductive path and the second conductive path with reference to a potential at a predetermined position between the second element and the reference conductive path; ,
The voltage conversion unit applies a control signal to the first element and makes the output voltage of the second conductive path approach a predetermined target voltage larger than the voltage of the reference conductive path based on a detection result of the voltage detection unit. The voltage converter is controlled to perform a step-down operation, and when the output current falls below a predetermined current threshold during the control to perform the step-down operation to the voltage converter, or the voltage converter performs step-down operation at a plurality of predetermined stop timings. A control unit that performs control to temporarily stop the voltage conversion unit and resume the step-down operation of the voltage conversion unit after the temporary stop;
Have
第１、第２の発明では、電圧検出部が第２素子と基準導電路との間の所定位置の電位を基準として第２導電路の電圧を検出するため、第２素子と基準導電路とが正常な接続状態であれば、基準導電路の電位に基づいて第２導電路の電圧を検出することになり、第２素子と基準導電路とが電気的に接続されていない異常な接続状態であれば、電圧検出部は、基準導電路の電位から外れた電位を基準として第２導電路の電圧を検出することになる。この場合、第２素子と基準導電路との間が正常に接続された正常状態であれば、電圧検出部が第２導電路の電圧を正常に検出するため、電圧検出部の検出結果に基づいて第２導電路の電圧を目標電圧に制御することが可能となる。しかし、第２素子と基準導電路との間が正常に接続されていない異常状態となってしまうと、電圧検出部が基準とする所定位置が基準導電路の電位に応じた基準電位に固定されずに浮いた状態となる。この場合、電圧検出部の検出値が実際の第２導電路の電圧とは異なる値を示すことになるため、このような検出結果に基づいて降圧動作を制御しても、第２導電路の電圧を目標電圧に制御することができなくなる。しかし、この場合、異常が生じた時点では、電圧検出部の基準が変化したこと、即ち、第２素子と基準導電路との間が電気的に接続されていない異常な接続状態となったことを認識できないという問題がある。 In the first and second inventions, the voltage detector detects the voltage of the second conductive path with reference to the potential at a predetermined position between the second element and the reference conductive path. If is a normal connection state, the voltage of the second conductive path is detected based on the potential of the reference conductive path, and the abnormal connection state where the second element and the reference conductive path are not electrically connected Then, the voltage detection unit detects the voltage of the second conductive path with reference to the potential deviating from the potential of the reference conductive path. In this case, if the second element and the reference conductive path are normally connected, the voltage detection unit normally detects the voltage of the second conductive path. Therefore, based on the detection result of the voltage detection unit. Thus, the voltage of the second conductive path can be controlled to the target voltage. However, if an abnormal state is established in which the second element and the reference conductive path are not normally connected, the predetermined position that the voltage detection unit uses as a reference is fixed to a reference potential corresponding to the potential of the reference conductive path. It will be in a floating state. In this case, since the detection value of the voltage detection unit shows a value different from the actual voltage of the second conductive path, even if the step-down operation is controlled based on such a detection result, the value of the second conductive path is The voltage cannot be controlled to the target voltage. However, in this case, when the abnormality occurs, the reference of the voltage detection unit has changed, that is, an abnormal connection state is established in which the second element and the reference conductive path are not electrically connected. There is a problem that cannot be recognized.
そこで、第１の発明は、制御部が、電圧変換部に降圧動作を行わせる制御中に電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行う。降圧動作を一時的に停止させた場合、上記異常状態が生じているときには電圧検出部が基準とする所定位置（第２素子と基準導電路との間の所定位置）の電位は、第１導電路の電位と第２導電路の電位との間の中間電位になるため、正常状態のときのこの位置の電位（基準導電路の電位に応じた値）から大きく変わっていることになる。従って、この所定位置の電位を基準として得られる電圧検出部の検出結果も、正常状態のときに得られる結果から大きく変わることになる。よって、制御部が電圧変換部の降圧動作を一時的に停止しているときの電圧検出部による検出結果を用い、電圧変換部と基準導電路との間の接続状態が異常であるか否かを判定すれば、異常が生じている場合に正確に判定され易くなる。 Therefore, according to the first aspect of the invention, the control unit temporarily stops the step-down operation of the voltage conversion unit during the control for causing the voltage conversion unit to perform the step-down operation, and resumes the step-down operation of the voltage conversion unit after the temporary stop. To control. When the step-down operation is temporarily stopped, the potential at a predetermined position (predetermined position between the second element and the reference conductive path) as a reference by the voltage detection unit when the abnormal state occurs is the first conductive Since the potential is an intermediate potential between the potential of the path and the potential of the second conductive path, the potential at this position in the normal state (value corresponding to the potential of the reference conductive path) is greatly changed. Therefore, the detection result of the voltage detection unit obtained with the potential at the predetermined position as a reference also greatly changes from the result obtained in the normal state. Therefore, whether or not the connection state between the voltage conversion unit and the reference conductive path is abnormal using the detection result by the voltage detection unit when the control unit temporarily stops the voltage step-down operation of the voltage conversion unit. If it is determined, it becomes easy to accurately determine when an abnormality has occurred.
第２の発明では、制御部は、電圧変換部に降圧動作を行わせる制御中において出力電流が所定の電流閾値以下となった場合又は複数回の所定停止時期に電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行う。出力電流が所定の電流閾値以下となった場合、電圧変換部と基準導電路との間で電流が流れないことに起因して出力電流が低下している可能性がある。よって、このような場合に、電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行えば、電圧変換部と基準導電路との間で接続異常が生じている懸念のある時期に効率的に異常確認を行うことができ、接続異常が検出される可能性を高めることができる。また、複数回の所定停止時期に電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行えば、複数回の異常検査が可能となり、接続異常が検出される可能性を高めることができる。 In the second invention, the control unit temporarily performs the step-down operation of the voltage conversion unit when the output current becomes a predetermined current threshold value or less during the control for causing the voltage conversion unit to perform the step-down operation or at a plurality of predetermined stop timings. The control is performed so that the voltage converter is resumed after a temporary stop and after the temporary stop. When the output current is equal to or less than a predetermined current threshold, there is a possibility that the output current is reduced due to no current flowing between the voltage conversion unit and the reference conductive path. Therefore, in such a case, if control is performed to temporarily stop the step-down operation of the voltage conversion unit and resume the step-down operation of the voltage conversion unit after the temporary stop, the voltage conversion unit and the reference conductive path Thus, it is possible to efficiently check the abnormality at a time when there is a concern that a connection abnormality has occurred, and to increase the possibility that a connection abnormality will be detected. In addition, if the control is performed to temporarily stop the step-down operation of the voltage conversion unit at a plurality of predetermined stop times and restart the step-down operation of the voltage conversion unit after the temporary stop, a plurality of abnormality inspections can be performed, The possibility that a connection abnormality is detected can be increased.
ここで、発明の望ましい例を示す。
第１の発明において、判定部は、電圧検出部によって検出される第１導電路及び第２導電路の少なくともいずれかの電圧値が、制御部が電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部の降圧動作の一時的な停止中とで所定の変化を示す場合に、電圧変換部と基準導電路との間の接続状態が異常であると判定するように機能してもよい。
Here, a desirable example of the invention will be shown.
In the first invention, the determination unit temporarily stops the step-down operation of the voltage conversion unit based on the voltage value of at least one of the first conductive path and the second conductive path detected by the voltage detection unit. It functions to determine that the connection state between the voltage converter and the reference conductive path is abnormal when a predetermined change is indicated between before and during the temporary stop of the voltage converter step-down operation. Also good.
第２素子からの経路が基準導電路と電気的に接続されていない場合、電圧検出部によって検出される第１導電路及び第２導電路の少なくともいずれかの電圧値が、制御部が電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部の降圧動作の一時的な停止中とで大きく変化する可能性が高い。よって、電圧検出部によって検出される第１導電路及び第２導電路の少なくともいずれかの電圧値が、制御部が電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させる前と電圧変換部の降圧動作の一時的な停止中とで所定の変化を示す場合に、電圧変換部と基準導電路との間の接続状態が異常であると判定する方法を用いれば、接続状態の異常が検出されやすくなる。 When the path from the second element is not electrically connected to the reference conductive path, the control unit converts the voltage value of at least one of the first conductive path and the second conductive path detected by the voltage detector. There is a high possibility that the voltage will greatly change before the voltage step-down operation of the voltage converter is temporarily stopped and when the voltage step-down operation of the voltage converter is temporarily stopped. Therefore, the voltage value of at least one of the first conductive path and the second conductive path detected by the voltage detection unit is before the control unit temporarily stops the step-down operation of the voltage conversion unit and the step-down operation of the voltage conversion unit. If a method of determining that the connection state between the voltage conversion unit and the reference conductive path is abnormal is used when a predetermined change is indicated during the temporary stop of the battery, abnormality in the connection state is easily detected. .
第１及び第２の発明のいずれも、第２導電路を流れる電流の値を検出する電流検出部を有していてもよい。制御部は、電圧変換部に降圧動作を行わせている場合において電流検出部で検出される電流値が所定の電流閾値以下になった時期を所定の停止時期として電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行うように機能してもよい。 Both the first and second inventions may include a current detection unit that detects the value of the current flowing through the second conductive path. The control unit temporarily performs the step-down operation of the voltage conversion unit by setting the time when the current value detected by the current detection unit is equal to or lower than a predetermined current threshold when the voltage conversion unit is performing the step-down operation as a predetermined stop time. It is also possible to perform a control so that the voltage conversion unit is controlled to be stopped and resumed after the temporary stop.
電圧変換部と基準導電路との間が非導通となるような接続状態の異常が発生した場合、電圧変換部から適正な電圧が出力されなくなることに起因して出力電流が大きく低下する可能性がある。従って、電流検出部で検出される電流値が所定の電流閾値以下になった時期を所定の停止時期として電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行うようにすれば、接続状態の異常が発生した可能性が高まった時期に効率的に検査を行うことができる。 If an abnormal connection occurs that causes the voltage converter and the reference conduction path to become non-conductive, there is a possibility that the output current will be greatly reduced due to the fact that an appropriate voltage is not output from the voltage converter. There is. Accordingly, the step-down operation of the voltage conversion unit is temporarily stopped by setting the time when the current value detected by the current detection unit becomes equal to or less than the predetermined current threshold as the predetermined stop time, and the voltage conversion unit is stepped down after the temporary stop. If the control for resuming the operation is performed, the inspection can be efficiently performed at the time when the possibility that the abnormality of the connection state has increased.
第１及び第２の発明のいずれも、制御部は、電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を複数回繰り返し行うように機能してもよい。 In both the first and second aspects of the invention, the control unit repeatedly performs the control for temporarily stopping the step-down operation of the voltage conversion unit and restarting the step-down operation of the voltage conversion unit after the temporary stop a plurality of times. May function.
このようにすれば、複数回の異常検査が可能となり、電圧変換部と基準導電路との間の接続状態の異常をより確実に検出しやすくなる。 In this way, a plurality of abnormality inspections can be performed, and it becomes easier to reliably detect abnormality in the connection state between the voltage conversion unit and the reference conductive path.
第１及び第２の発明のいずれも、制御部は、電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を一定周期で定期的に行うように機能してもよい。 In both the first and second aspects of the invention, the control unit periodically stops the step-down operation of the voltage conversion unit and periodically resumes the step-down operation of the voltage conversion unit after the temporary stop. It may function to do.
このようにすれば、電圧変換部と基準導電路との間の接続状態の異常を定期的に検査することが可能となり、異常が発生した場合には、早期に検出される可能性が高くなる。 In this way, it is possible to periodically inspect abnormalities in the connection state between the voltage conversion unit and the reference conductive path, and if an abnormality occurs, the possibility of early detection is increased. .
第１及び第２の発明のいずれも、第２素子と基準導電路との間で流れる電流の経路として構成されるとともに車両内のグラウンド部として構成される基準導電路に取り付けられるグラウンド端子を有していてもよい。 Each of the first and second inventions includes a ground terminal that is configured as a path of a current flowing between the second element and the reference conductive path and is attached to a reference conductive path configured as a ground portion in the vehicle. You may do it.
このようにグラウンド端子が設けられる構成では、グラウンド端子が外れることによりグラウンド部に接続されるべき経路がグラウンド部と非導通状態となってしまう事態が生じる懸念がある。従って、このような構成のＤＣＤＣコンバータに対して、本発明の構成を用いれば、端子外れが生じた場合に接続状態の異常を検出することができるため、より有効である。 In the configuration in which the ground terminal is provided as described above, there is a concern that a path to be connected to the ground portion may be in a non-conducting state with the ground portion due to the ground terminal being disconnected. Therefore, if the configuration of the present invention is used for the DCDC converter having such a configuration, it is more effective because an abnormality in the connection state can be detected when a terminal disconnection occurs.
第１及び第２の発明のいずれも、１つのグラウンド端子のみが基準導電路に連結された構成であってもよい。 In any of the first and second inventions, only one ground terminal may be connected to the reference conductive path.
このように１つのグラウンド端子のみが基準導電路に連結する構成となっている場合、部品点数の削減や取付スペースの削減を図ることができるが、一方で、端子外れが生じた場合に基準導電路に接続されるべき経路が即座に非導通状態となってしまうという問題がある。このような構成のＤＣＤＣコンバータに対して、本発明のように接続状態の異常を検出し得る構成を用いれば、上記問題に対応することができ、より有効である。 In this way, when only one ground terminal is connected to the reference conductive path, the number of parts can be reduced and the installation space can be reduced. There is a problem that a path to be connected to the path is immediately turned off. If a configuration capable of detecting an abnormal connection state as in the present invention is used for the DCDC converter having such a configuration, the above problem can be addressed and it is more effective.
＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１について説明する。
図１で示す車載用の電源システム１００は、車載用の電源部として構成される第１電源部９１及び第２電源部９２と、車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータ１（以下、ＤＣＤＣコンバータ１ともいう）とを備え、車両に搭載された負荷９４に電力を供給し得るシステムとして構成されている。負荷９４は、車載用電気部品であり、その種類や数は限定されない。
<Example 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described below.
An in-vehicle
第１電源部９１は、例えば、リチウムイオン電池、或いは電気二重層キャパシタ等の蓄電手段によって構成され、第１の所定電圧を発生させるものである。例えば、第１電源部９１の高電位側の端子は４８Ｖに保たれ、低電位側の端子はグラウンド電位（０Ｖ）に保たれている。第１電源部９１の高電位側の端子は、車両内に設けられた配線部８１に電気的に接続されており、第１電源部９１は、配線部８１に対して所定電圧を印加する。第１電源部９１の低電位側の端子は、車両内のグラウンド部として構成される基準導電路８３に電気的に接続されている。配線部８１は、ＤＣＤＣコンバータ１の入力側端子５１に接続されており、入力側端子５１を介して第１導電路２１と導通している。
The first
第２電源部９２は、例えば、鉛蓄電池等の蓄電手段によって構成され、第１電源部９１で発生する第１の所定電圧よりも低い第２の所定電圧を発生させるものである。例えば、第２電源部９２の高電位側の端子は１２Ｖに保たれ、低電位側の端子はグラウンド電位（０Ｖ）に保たれている。第２電源部９２の高電位側の端子は、車両内に設けられた配線部８２に電気的に接続されており、第２電源部９２は、配線部８２に対して所定電圧を印加する。第２電源部９２の低電位側の端子は基準導電路８３に電気的に接続されている。配線部８２は、ＤＣＤＣコンバータ１の出力側端子５２に接続されており、出力側端子５２を介して第２導電路２２と導通している。
The second
基準導電路８３は、車両のグラウンドとして構成され、一定のグラウンド電位（０Ｖ）に保たれている。この基準導電路８３には、第１電源部９１の低電位側の端子と第２電源部９２の低電位側の端子とが導通し、更に、後述する第２素子１２のソースが第３導電路２３及びグラウンド端子５３を介して電気的に接続されている。
The reference
ＤＣＤＣコンバータ１は、車両内に搭載されて使用される車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータとして構成されており、入力側の導電路（第１導電路２１）に印加された直流電圧を降圧して出力側の導電路（第２導電路２２）に出力する構成をなすものである。 The DCDC converter 1 is configured as an in-vehicle step-down DCDC converter that is mounted and used in a vehicle. The DCDC converter 1 steps down and outputs a DC voltage applied to an input side conductive path (first conductive path 21). This is configured to output to the side conductive path (second conductive path 22).
ＤＣＤＣコンバータ１は、主として、第１導電路２１、第２導電路２２、第３導電路２３、電圧変換部１０、制御部３０、電圧検出回路４１，４２、電流検出部４４、入力側端子５１、出力側端子５２、グラウンド端子５３などを備える。
The DCDC converter 1 mainly includes a first
第１導電路２１は、相対的に高い電圧が印加される一次側（高圧側）の電源ラインとして構成されている。第１導電路２１は、配線部８１を介して第１電源部９１の高電位側の端子に導通するとともに、第１電源部９１から所定の直流電圧が印加される構成をなす。図１の構成では、第１導電路２１の端部に入力側端子５１が設けられ、この入力側端子５１に配線部８１が電気的に接続されている。
The first
第２導電路２２は、相対的に低い電圧が印加される二次側（低圧側）の電源ラインとして構成されている。第２導電路２２は、配線部８２を介して第２電源部９２の高電位側の端子に導通するとともに、第２電源部９２から第１電源部９１の出力電圧よりも小さい直流電圧が印加される構成をなす。図1の構成では、第２導電路２２の端部に出力側端子５２が設けられ、この出力側端子５２に配線部８２が電気的に接続されている。
The second
電圧変換部１０は、第１導電路２１と第２導電路２２との間に設けられ、第１導電路２１に電気的に接続された半導体スイッチング素子として構成されるハイサイド側の第１素子１１と、第１導電路２１と基準導電路８３（第１導電路２１の電位よりも低い所定の基準電位に保たれる導電路）との間に電気的に接続された半導体スイッチング素子として構成されるローサイド側の第２素子１２と、第１素子１１及び第２素子１２と第２導電路２２との間に電気的に接続されたインダクタ１４とを備える。電圧変換部１０は、スイッチング方式の降圧型ＤＣＤＣコンバータの要部をなし、第１素子１１のオン動作とオフ動作との切り替えによって第１導電路２１に印加された電圧を降圧して第２導電路２２に出力する降圧動作を行い得る。なお、図示は省略するが、第１導電路２１と第３導電路２３との間には図示しない入力側コンデンサが設けられ、第２導電路２２と第３導電路２４との間には図示しない出力側コンデンサが設けられている。
The
第１素子１１及び第２素子のいずれも、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴとして構成され、ハイサイド側の第１素子１１のドレインには、第１導電路２１の一端が接続されている。第１素子１１のドレインは、図示しない入力側コンデンサの一方側の電極に電気的に接続されるとともに第１導電路２１及び配線部８１を介して第１電源部９１の高電位側端子にも電気的に接続され、これらとの間で導通しうる。また、第１素子１１のソースには、ローサイド側の第２素子１２のドレイン及びインダクタ１４の一端が電気的に接続され、これらとの間で導通し得る。第１素子１１のゲートには、制御部３０に設けられた駆動回路３４からの駆動信号及び非駆動信号が入力されるようになっており、制御部３０からの信号に応じて第１素子１１がオン状態とオフ状態とに切り替わるようになっている。
Each of the
ローサイド側の第２素子１２のソースには、第３導電路２３が接続されている。第３導電路２３は、第２素子１２のソースと後述するグラウンド端子５３との間の導電路であり、この第３導電路２３には、図示しない入力側コンデンサ及び出力側コンデンサのそれぞれの他方側の電極が電気的に接続されている。ローサイド側の第２素子１２のゲートにも、制御部３０からの駆動信号及び非駆動信号が入力されるようになっており、制御部３０からの信号に応じて第２素子１２がオン状態とオフ状態とに切り替わるようになっている。
A third
インダクタ１４は、第１素子１１と第２素子１２との間の接続部に一端が接続され、その一端は第１素子１１のソース及び第２素子１２のドレインに電気的に接続されている。インダクタ１４の他端は、第２導電路２２（具体的には、第２導電路２２において、電流検出部４４よりも電圧変換部１０側の部分）に接続されている。
One end of the
電流検出部４４は、抵抗器４４Ａ及び差動増幅器４４Ｂを有し、第２導電路２２を流れる電流を示す値（具体的には、第２導電路２２を流れる電流の値に応じたアナログ電圧）を出力する。電圧変換部１０からの出力電流によって抵抗器４４Ａに生じた電圧降下は、差動増幅器４４Ｂで増幅されて出力電流に応じた検出電圧（アナログ電圧）となり、制御回路３２に入力される。そして、この検出電圧（アナログ電圧）は、制御回路３２に設けられた図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル値に変換される。
The
電圧検出回路４１は、第１導電路２１に接続されるとともに第１導電路２１の電圧に応じた値を制御回路３２に入力する構成をなす。電圧検出回路４１は、第１導電路２１の電圧を示す値を制御回路３２に入力し得る公知の電圧検出回路であればよく、例えば、第１導電路２１の電圧を分圧して制御回路３２に入力するような分圧回路として構成されていている。同様に、電圧検出回路４２は、第２導電路２２に接続されるとともに第２導電路２２の電圧に応じた値を制御回路３２に入力する構成をなす。電圧検出回路４２は、第２導電路２２の電圧を示す値を制御回路３２に入力し得る公知の電圧検出回路であればよく、例えば、第２導電路２２の電圧を分圧して制御回路３２に入力するような分圧回路として構成されている。
The
本構成では、電圧検出回路４１，４２及び制御回路３２が電圧検出部４０として機能する。電圧検出部４０は、第２素子１２と基準導電路８３との間の所定位置（具体的には、第３導電路２３）の電位を基準とし、この所定位置の電位と第１導電路２１の電位との電位差を第１導電路２１の電圧として検出する。また、電圧検出部４０は、第２素子１２と基準導電路８３との間の所定位置（具体的には、第３導電路２３）の電位を基準とし、この所定位置の電位と第２導電路２２の電位との電位差を第２導電路２２の電圧として検出する。
In this configuration, the
制御部３０は、制御回路３２と駆動回路３４とを備える。制御回路３２は、例えば、マイクロコンピュータとして構成され、様々な演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ、入力されたアナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器などを備える。Ａ／Ｄ変換器には、電圧検出回路４１，４２からの各検出信号（検出電圧に対応したアナログ電圧信号）や、電流検出部４４からの検出信号（検出電流に対応したアナログ電圧信号）が与えられる。
The
制御回路３２は、電圧変換部１０に降圧動作を行わせる場合に、電圧検出部４０によって第２導電路２２の電圧を検出しながら、第２導電路２２に印加される電圧を設定された目標値に近づけるようにフィードバック演算を行い、ＰＷＭ信号を発生させる。即ち、電圧検出部４０によって検出される第２導電路２２の電圧が目標値よりも小さければ目標値に近づけるようにフィードバック演算によってデューティを増大させ、電圧検出部４０によって検出される第２導電路２２の電圧が目標値よりも大きければ目標値に近づけるようにフィードバック演算によってデューティを減少させるようにデューティを調整する。
When the
駆動回路３４は、制御回路３２から与えられたＰＷＭ信号に基づいて、第１素子１１及び第２素子１２のそれぞれを各制御周期で交互にオンするためのオン信号を、第１素子１１及び第２素子１２のゲートに印加する。第１素子１１のゲートに印加されるオン信号は、第２素子１２のゲートに与えられるオン信号に対して位相が略反転しており且つ所謂デッドタイムが確保されたオン信号が与えられる。
Based on the PWM signal supplied from the
このように構成されるＤＣＤＣコンバータ１は、同期整流方式の降圧型ＤＣＤＣコンバータとして機能し、ローサイド側の第２素子１２のオン動作とオフ動作との切り替えを、ハイサイド側の第１素子１１の動作と同期させて行うことで、第１導電路２１に印加された直流電圧を降圧し、第２導電路２２に出力する。具体的には、制御部３０の制御により、第１素子１１をオン状態とし、第２素子１２をオフ状態とした第１状態と、第１素子１１をオフ状態とし、第２素子１２をオン状態とした第２状態とが交互に切り替えられる。第１状態と第２状態との切り替えを繰り返すことで、第１導電路２１に印加された直流電圧を降圧し、第２導電路２２に出力する。第２導電路２２の出力電圧は、第１素子１１のゲートに与えるＰＷＭ信号のデューティ比に応じて定まる。
The DCDC converter 1 configured as described above functions as a synchronous rectification step-down DCDC converter, and switches between the ON operation and the OFF operation of the
本構成のＤＣＤＣコンバータ１は、図１のようにグラウンド端子５３を備える。グラウンド端子５３は、上述した第３導電路２３に接続されるとともに第２素子１２と基準導電路８３との間で流れる電流の経路として構成される。グラウンド端子５３は、車両内のグラウンド部として構成される基準導電路８３に対して着脱可能に取り付けられる。図１のＤＣＤＣコンバータ１では、ＤＣＤＣコンバータ１に設けられた１つのグラウンド端子５３のみが基準導電路８３（グラウンド部）に連結されている。
The DCDC converter 1 having this configuration includes a
第３導電路２３は、例えば電圧変換部１０などが実装される配線基板に設けられた配線パターンや金属層として構成されており、一部が電線として構成されていてもよい。グラウンド端子５３は、電圧変換部１０などが実装される配線基板に直接又は他部材を介して間接的に固定されるとともに第３導電路２３に電気的に接続された構成をなす金属端子として構成されていてもよく、第３導電路２３の一部が電線として構成されている場合には電線の端部に設けられた金属端子として構成されていてもよい。一方、基準導電路８３（グラウンド部）は、例えば、車両内において電位が安定的にグラウンド電位付近に保たれる部分であればよく、例えば車両の金属ボディや金属ボディに電気的に接続された金属体などがこれに該当する。本構成では、１つの金属端子として構成される１つのグラウンド端子５３が、基準導電路８３（グラウンド部）に接触しつつ螺子、ボルト等の１つの連結部材によって基準導電路８３（グラウンド部）に対し１カ所で固定されている。基準導電路８３において、グラウンド端子５３が接触して固定される部位は、例えば、平坦な板状部分としてもよく、他の形態でもよい。なお、ここで示す接続構造はあくまで一例であり、グラウンド端子５３を車両内の基準導電路８３（グラウンド部）とを導通可能に電気的に接続し得る構成であればこの例に限定されない。
The third
次に、ＤＣＤＣコンバータ１で行われる制御について詳述する。
ＤＣＤＣコンバータ１の制御部３０は、所定の開始条件の成立に応じて電圧変換部１０を駆動し、電圧変換動作を行わせる。具体的には、イグニッションスイッチがオン状態である場合に外部装置から制御部３０に対してイグニッションオン信号が与えられるようになっており、イグニッションスイッチがオフ状態である場合に外部装置から制御部３０に対してイグニッションオフ信号が与えられるようになっている。制御部３０は、例えばイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替わったことを開始条件として電圧変換部１０に制御信号を与え、電圧変換部１０に電圧変換動作を行わせる。具体的には、電圧検出部４０によって監視される第２導電路２２の電圧に基づき、第２導電路２２の電圧を所望の目標電圧（基準導電路８３の電圧よりも大きい所定電圧値であり、例えば第２電源部９２の満充電時の出力電圧よりも少し大きい値）とするように、フィードバック演算を繰り返してＰＷＭ信号のデューティを調整しつつ電圧変換部１０に降圧動作を行わせる。
Next, the control performed by the DCDC converter 1 will be described in detail.
The
但し、制御部３０は、このような降圧制御（第２導電路２２の電圧を目標電圧値とするように電圧変換部１０に降圧動作を行わせる制御）を継続しながら、その制御中の所定の停止時期に電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ、且つ一時的に停止した後、所定時間経過後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を行う。「所定の停止時期」は、様々に考えられるが、ここで挙げる一例では、「設定された定期的な検査タイミングが到来した時期」及び「出力電流が閾値以下となった時期」を「所定の停止時期」としている。
However, the
具体的には、制御部３０は、電圧変換部１０の降圧動作の継続時間が一定時間に達する毎に（即ち、定期的に）、電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を行う。そして、このような制御（降圧動作を一定時間継続させた後に一旦停止させて再開する制御）を、イグニションスイッチがオン状態になっている間、複数回繰り返し行う。
Specifically, the
そして、判定部として機能する制御回路３２は、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる毎に、一時的に停止しているときの電圧検出部４０による検出結果に基づいて、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であるか否かを判定する。
The
ここで、グラウンド端子５３が基準導電路８３（グラウンド部）から外れ、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常となった場合に、どのような変化が生じるのかについて説明する。
Here, what kind of change occurs when the
図１の構成において、図２のような状態である場合を例に挙げて説明する。図２の例では、第１導電路２１に印加される入力電圧Ｖ１が２４Ｖであり、降圧制御によって第２導電路２２に印加する出力電圧Ｖ２が１３．５Ｖとなるように制御を行っていたとする。つまり、目標値が１３．５Ｖであり、電圧検出部４０によって検出される第２導電路２２の電圧（電圧検出回路４２の検出位置Ｐ２の検出電圧）が１３．５Ｖとなるように制御を行っていたとする。仮に、第２導電路２２において検出位置Ｐ２と負荷９４の接続位置Ｐ４との間の配線抵抗が１０ｍΩであり、第２電源部９２の電池電圧が１２．５Ｖであり内部抵抗が２ｍΩであった場合において、電圧変換部１０から負荷９４に１００Ａの電流が流れていたとすると、位置Ｐ４の電位は１２．５Ｖとなり、第２電源部９２から負荷９４への電流の流れ込みは０Ａとなる。また、正常状態では、位置Ｐ１の電位は２４Ｖであり、位置Ｐ２の電位は１３．５Ｖとなるため、電圧検出部４０は正常な検出結果を示すことになる。なお、図２のような正常状態である場合、第１導電路２１を流れる電流Ｉ１と、第２導電路２２を流れる電流Ｉ２と、基準導電路８３に流れ込む電流Ｉ３との関係は、Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３となる。
The case of the configuration shown in FIG. 1 in the state shown in FIG. 2 will be described as an example. In the example of FIG. 2, the input voltage V1 applied to the first
図２のような正常状態のときに、図３のようにグラウンド端子５３が基準導電路８３（グラウンド部）から外れて非接続状態となると、ＤＣＤＣコンバータ１は降圧動作を継続させながら図３のような異常状態に変化する。この場合、基準導電路８３に流れ込む電流Ｉ３が０になるため、Ｉ１＝Ｉ２となる。例えば、図３のように第１導電路２１を流れる電流が１Ａの入力電流である場合、第２導電路２２から出力される電流は１Ａとなる。この場合に、負荷９４に対して１００Ａの電流Ｉ５を流すときには、第２導電路２２からの１Ａの電流Ｉ２と、第２電源部９２からの９９Ａの電流Ｉ４とが流れ込むことになる。この場合、位置Ｐ４の電位は１２．３０２Ｖとなり、第２導電路２２から出力される実際の出力電圧Ｖ２（位置Ｐ２の電位）は、１２．３１２Ｖとなり、外れたグラウンド端子５３の電位は−１．１８８Ｖとなる。この状態では、位置Ｐ２の電位（基準導電路８３を基準とする実際の電圧）は１２．３１２Ｖであるが、電圧検出部４０は、グラウンド端子５３と略同電位である第３導電路２３の位置Ｐ３の電位と位置Ｐ２の電位との電位差を位置Ｐ２の検出電圧として特定するため、電圧検出部４０が検出する第２導電路２２の検出電圧は、１３．５Ｖのままとなる。つまり、異常発生前後で位置Ｐ２の電位（基準導電路８３を基準とする実際の電圧）は変化しているのに、電圧検出部４０が検出する電圧は１３．５Ｖのままであり、この値だけでは異常を検知できない。このような状態が継続すると、第２電源部９２による電流消費の割合が極めて大きくなってしまう。また、位置Ｐ１の電位（基準導電路８３を基準とする実際の電圧）は２４Ｖであるが、電圧検出部４０は、第３導電路２３の位置Ｐ３の電位と位置Ｐ１の電位との電位差を位置Ｐ１の検出電圧として特定するため、電圧検出部４０が検出する第１導電路２１の検出電圧は、２５．１８８Ｖとなる。つまり、異常発生前後で位置Ｐ１の電位（基準導電路８３を基準とする実際の電圧）は変化していなくても、電圧検出部４０が検出する電圧は２４Ｖから２５．１８８Ｖに変化する。入力電圧が変化する状況は、ＤＣＤＣコンバータにとって、有り得る状態であり、その変化に応じて前述したフィードバック制御を行って出力電圧を目標値に維持する動作を行うので、電圧検出部４０が検出する電圧値の変化だけでは異常を検知できない。
When the
ここで、グラウンド端子５３が浮いた状態でも電圧変換動作が継続するメカニズムを補足する。上述したように、電流Ｉ１（Ｉin）、Ｉ２（Ｉout）、Ｉ３（Ｉgnd）の関係は、Ｉ１＝Ｉ２＋Ｉ３となるが、仮に電圧変換部１０での効率が１００％（損失０％）であるとすると、ＶＩ×Ｉ１＝Ｖ２×Ｉ２となり、Ｉ１／Ｉ２＝Ｖ２／Ｖ１＝Ｄ＜１となる。但し、降圧型であるため、Ｖ２／Ｖ１＜１であり、Ｉ１＜Ｉ２である。つまり、入力電流Ｉ１のほうが出力電流Ｉ２よりも小さい。実際には、内部損失が存在するため、Ｉ１は上述の理想式よりも多めに流入する。つまり、実際の動作点は、図４で示す直線Ｌ１上にある。図４で示す直線Ｌ１は、Ｉ１／Ｉ２＝Ｄの式に対応した直線Ｌ２よりも内部損失分だけ平行にシフトしている。図４で明らかなように、直線Ｌ１は、必ずＩ１＝Ｉ２の直線Ｌ３と交わる。この交わる交点Ａは、Ｉ１＝Ｉ２であるため、Ｉ３＝０、つまり、基準導電路８３（グラウンド）との間で電流が流れない状態である。
Here, the mechanism that the voltage conversion operation continues even when the
仮に、上記交点Ａの動作点で降圧動作を行っているときにグラウンド端子５３が外れてしまい、グラウンド端子５３がオープンになっても、何ら状態は変わらないため、降圧動作が継続することになる。
Even if the step-down operation is performed at the operating point of the intersection A, the
図５のように、出力電流Ｉ２がある値となっている降圧動作中（図５の動作点Ｂの状態での動作中）にグラウンド端子５３が外れてオープンになり、外部接続状態が動作点Ｂから動作点Ａへ遷移するような条件が満たされれば、動作点Ａで降圧動作を継続することが可能となるのである。
As shown in FIG. 5, during the step-down operation in which the output current I2 is a certain value (during operation in the state of the operating point B in FIG. 5), the
一方で、図３のような異常状態（グラウンド端子５３がグラウンド部から外れた状態）のときに電圧変換部１０の動作を一旦停止すると、グラウンド端子５３の電位は、位置Ｐ１の電位と位置Ｐ２の電位の間の中間電位となる。つまり、電圧検出部４０が基準とする位置Ｐ３の電位は、位置Ｐ１の電位と位置Ｐ２の電位の間の中間電位となる。例えば、位置Ｐ１の電位が２４Ｖであり、位置Ｐ２の電位が１３．５Ｖである場合、これらを上限及び下限とする電位範囲のいずれかの値が位置Ｐ３の電位となる。以下では、停止状態のときに位置Ｐ３の電位が１８Ｖであるとする。
On the other hand, when the operation of the
電圧検出部４０が検出する第１導電路２１の電圧は、位置Ｐ１と位置Ｐ３の電位差（Ｖ１−Ｖ３）であるため、位置Ｐ３の電位Ｖ３が１８Ｖであれば、電圧検出部４０が検出する第１導電路２１の電圧は６Ｖとなる。グラウンド端子５３が基準導電路８３に正常に接続されている場合、位置Ｐ３の電位Ｖ３は０Ｖであるため、電圧検出部４０が検出する第１導電路２１の電圧は２４Ｖである。つまり、グラウンド端子５３が外れていない場合には、電圧変換部１０の停止前後で第１導電路２１の検出電圧に大きな変化は生じないが、グラウンド端子５３が外れていると電圧変換部１０の停止前後で第１導電路２１の検出電圧が大きく変化する。
Since the voltage of the first
電圧検出部４０が検出する第２導電路２２の電圧は、位置Ｐ２と位置Ｐ３の電位差（Ｖ２−Ｖ３）であるため、位置Ｐ３の電位Ｖ３が１８Ｖであれば、電圧検出部４０が検出する第２導電路２２の電圧は−４．５Ｖとなる。グラウンド端子５３が基準導電路８３に正常に接続されている場合、位置Ｐ３の電位Ｖ３は０Ｖであるため、電圧検出部４０が検出する第２導電路２２の電圧は１３．５Ｖである。つまり、グラウンド端子５３が外れていない場合には、電圧変換部１０の停止前後で第２導電路２２の検出電圧に大きな変化は生じないが、グラウンド端子５３が外れていると電圧変換部１０の停止前後で第２導電路２２の検出電圧が大きく変化する。
Since the voltage of the second
このように、グラウンド端子５３が外れるような異常状態のときには電圧変換部１０の停止前後で第１導電路２１及び第２導電路２２の検出電圧に大きな変化が生じる。本構成では、この現象を利用し、制御回路３２（判定部）は、電圧検出部４０によって検出される第１導電路２１及び第２導電路２２の少なくともいずれかの電圧値が、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部１０の降圧動作の一時的な停止中とで所定の変化を示す場合に、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であると判定する。
In this way, when the
例えば、第１導電路２１の検出電圧が正常であるか否かを判定するための第１閾値を設定しておき、制御回路３２（判定部）は、電圧検出部４０によって検出される第１導電路２１の電圧値が、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部１０の降圧動作の一時的な停止中とで上記第１閾値以上変化する場合に、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であると判定する。このような方法で判定を行えば、制御回路３２（判定部）は、少なくともグラウンド端子５３と基準導電路８３（グラウンド部）とが非導通状態となる端子外れが生じた場合に異常と判定することができる。
For example, a first threshold value for determining whether or not the detection voltage of the first
別の方法としては、第２導電路２２の検出電圧が正常であるか否かを判定するための第２閾値を設定しておき、制御回路３２（判定部）は、電圧検出部４０によって検出される第２導電路２２の電圧値が、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部１０の降圧動作の一時的な停止中とで上記第２閾値以上変化する場合に、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であると判定してもよい。このような方法で判定を行っても、制御回路３２（判定部）は、少なくともグラウンド端子５３と基準導電路８３とが非導通状態となる端子外れが生じた場合に異常と判定することができる。
As another method, a second threshold value for determining whether or not the detection voltage of the second
また、上述した説明では、制御部３０が定期的に電圧変換部１０の降圧動作を停止させ、停止させる毎に異常の判定を行う例を説明したが、この方法に加え、出力電流が低下したときにも降圧動作を停止させて検査を行うようにしている。
In the above description, the example in which the
即ち、制御部３０は、上述した降圧制御により電圧変換部１０に一定時間継続的に降圧動作を行わせているときに電流検出部４４で検出される電流値を監視し、降圧動作中に電流検出部４４で検出される電流値が所定の電流閾値以下になった場合、その直後の時期を所定の停止時期として電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を行う。
That is, the
この場合も、一時的に停止しているときの電圧検出部４０による検出結果に基づいて、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であるか否かを判定する。具体的な異常判定方法は、定期的に電圧変換部１０を一時停止させる場合と同様であり、電圧検出部４０によって検出される第１導電路２１及び第２導電路２２の少なくともいずれかの電圧値が、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部１０の降圧動作の一時的な停止中とで所定の変化を示す場合に、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であると判定する。
Also in this case, it is determined whether or not the connection state between the
また、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させた後、電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を行った場合に、電圧変換部１０の降圧動作が再開するか否かに基づいて電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であるか否かを判定してもよい。
In addition, when the
本構成において、制御部３０は、第３導電路２３をグラウンドとし、第１導電路２１を電源供給元として動作電圧が供給されるように構成し、第３導電路２３の電位を基準電位として、第１導電路２１の電位が第３導電路２３の電位よりも一定値以上大きい場合に動作する構成（一定値未満の場合には動作しない構成）としてもよい。なお、制御部３０の動作電圧は、第１導電路２１を電源路として公知の様々な回路で生成することができ、動作電圧の値も特に限定されない。
In this configuration, the
本構成では、上述したようにグラウンド端子５３が外れた状態で電圧変換部１０を一時的に停止した場合、グラウンド端子５３の電位が上昇するため、例えば第１電源部９１の電圧変動などに起因して第１導電路２１の電位と第３導電路２３の電位の電位差が上記一定値未満となった場合、制御部３０が動作しなくなる。本来なら、電圧変換部１０を一時的に停止させた後、所定時間経過後に電圧変換部１０の動作が復帰させるように制御がなされるが、制御部３０が動作しなくなると、このような復帰制御ができなくなる。この場合、例えば制御部３０の外部に設けられた制御装置を判定部として機能させ、例えば、第２導電路２２の出力（出力電流又は出力電圧）を監視するとともに、制御部３０による一時的な停止制御によって第２導電路２２の出力が停止してから、所定時間経過しても出力が全く復帰しない場合に異常と判定してもよい。或いは、イグニッションスイッチがオン状態である期間に制御部３０と継続的に通信を行うように判定部を構成し、制御部３０と通信が不能となった場合に異常と判定してもよい。判定部は、ＤＣＤＣコンバータ１の一部として構成されていてもよく、ＤＣＤＣコンバータ１の外部装置であってもよい。
In the present configuration, as described above, when the
また、別例として、制御部３０は、第３導電路２３をグラウンドとし、第２導電路２２を電源供給元として動作電圧が供給されるように構成し、第３導電路２３の電位を基準電位として、第２導電路２２の電位が第３導電路２３の電位よりも一定値以上大きい場合に動作する構成としてもよい。なお、制御部３０の動作電圧は、第２導電路２２を電源路として公知の様々な回路で生成することができ、動作電圧の値も特に限定されない。
As another example, the
本構成では、上述したようにグラウンド端子５３が外れた状態で電圧変換部１０を一時的に停止した場合、グラウンド端子５３の電位は第２導電路２２の電位よりも大きくなる。制御部３０は、第３導電路２３の電位が第２導電路２２の電位よりも大きい場合には動作しない構成をなすため、電圧変換部１０を一時的に停止すると、制御部３０に正常な動作電圧が供給されなくなるため、制御部３０は動作を停止することになる。この場合、例えば制御部３０の外部に設けられた制御装置を判定部として機能させ、例えば、第２導電路２２の出力を監視するとともに、制御部３０の一時的な停止動作によって第２導電路２２の出力が停止してから、所定時間経過しても出力が復帰しない場合に異常と判定してもよい。
In this configuration, when the
以下、本構成の効果を例示する。
上述したＤＣＤＣコンバータ１では、電圧検出回路４１，４２及び制御回路３２が電圧検出部として機能し、これらのうち、電圧検出回路４２及び制御回路３２は、第２素子１２と基準導電路８３との間の所定位置の電位を基準として第２導電路２２の電圧を検出する。このため、第２素子１２と基準導電路８３とが正常な接続状態であれば、電圧検出部は、基準導電路８３の電位に基づいて第２導電路２２の電圧を検出することになり、第２素子１２と基準導電路８３とが電気的に接続されていない異常な接続状態であれば、電圧検出部は、基準導電路８３の電位から外れた電位を基準として第２導電路２２の電圧を検出することになる。この場合、第２素子１２と基準導電路８３との間が正常に接続された正常状態であれば、電圧検出部が第２導電路２２の電圧を正常に検出するため、電圧検出部の検出結果に基づいて第２導電路２２の電圧を目標電圧に制御することが可能となる。しかし、第２素子１２と基準導電路８３との間が正常に接続されていない異常状態となってしまうと、電圧検出部が基準とする所定位置が基準導電路８３の電位に応じた基準電位に固定されずに浮いた状態となる。この場合、電圧検出部の検出値が実際の第２導電路２２の電圧とは異なる値を示すことになるため、このような検出結果に基づいて降圧動作を制御しても、第２導電路２２の電圧を目標電圧に制御することができなくなる。この場合、異常が生じた時点では、電圧検出部の基準が変化したこと、即ち、第２素子１２と基準導電路８３との間が電気的に接続されていない異常な接続状態となったことを認識できないという問題がある。
Hereinafter, the effect of this configuration will be exemplified.
In the DCDC converter 1 described above, the
そこで、ＤＣＤＣコンバータ１では、制御部３０が、電圧変換部１０に降圧動作を行わせる制御中に電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を行う。降圧動作を一時的に停止させた場合、上記異常状態が生じているときには電圧検出部が基準とする所定位置（第２素子１２と基準導電路８３との間の所定位置）の電位は、第１導電路２１の電位と第２導電路２２の電位との間の中間電位になるため、正常状態のときのこの位置の電位（基準導電路８３の電位に応じた値）から大きく変わっていることになる。従って、この所定位置の電位を基準として得られる電圧検出部４０の検出結果も、正常状態のときに得られる結果から大きく変わることになる。よって、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止しているときの電圧検出部４０による検出結果を用い、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であるか否かを判定すれば、異常が生じている場合に正確に判定され易くなる。
Therefore, in the DCDC converter 1, the
判定部として機能する制御回路３２は、電圧検出部４０によって検出される第１導電路２１及び第２導電路２２の少なくともいずれかの電圧値が、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部１０の降圧動作の一時的な停止中とで所定の変化を示す場合に、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であると判定する。
The
第２素子１２からの経路が基準導電路８３と電気的に接続されていない場合、電圧検出部４０によって検出される第１導電路２１及び第２導電路２２の少なくともいずれかの電圧値が、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる前と、電圧変換部１０の降圧動作の一時的な停止中とで大きく変化する可能性が高い。よって、電圧検出部４０によって検出される第１導電路２１及び第２導電路２２の少なくともいずれかの電圧値が、制御部３０が電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させる前と電圧変換部１０の降圧動作の一時的な停止中とで所定の変化を示す場合に、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であると判定する方法を用いれば、接続状態の異常が検出されやすくなる。
When the path from the
ＤＣＤＣコンバータ１は、第２導電路２２を流れる電流の値を検出する電流検出部４４を有する。制御部３０は、電圧変換部１０に降圧動作を行わせている場合において電流検出部４４で検出される電流値が所定の電流閾値以下になった時期を所定の停止時期として電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を行う。
The DCDC converter 1 includes a
電圧変換部１０と基準導電路８３との間が非導通となるような接続状態の異常が発生した場合、電圧変換部１０から適正な電圧が出力されなくなることに起因して出力電流が大きく低下する可能性がある。従って、電流検出部４４で検出される電流値が所定の電流閾値以下になった時期を所定の停止時期として電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を行うようにすれば、接続状態の異常が発生した可能性が高まった時期に効率的に検査を行うことができる。
When an abnormality occurs in the connection state in which the
制御部３０は、電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を複数回繰り返し行うように機能する。
The
このようにすれば、複数回の異常検査が可能となり、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態の異常をより確実に検出しやすくなる。
In this way, abnormality inspection can be performed a plurality of times, and abnormality in the connection state between the
制御部３０は、電圧変換部１０の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に電圧変換部１０の降圧動作を再開させる制御を一定周期で定期的に行う。
The
このようにすれば、電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態の異常を定期的に検査することが可能となり、異常が発生した場合には、早期に検出される可能性が高くなる。
In this way, it is possible to periodically inspect the abnormality of the connection state between the
ＤＣＤＣコンバータ１は、第２素子１２と基準導電路８３との間で流れる電流の経路として構成されるとともに車両内のグラウンド部として構成される基準導電路８３に取り付けられるグラウンド端子５３を有する。そして、制御回路３２（判定部）は、少なくともグラウンド端子５３と基準導電路８３とが非導通状態となる端子外れが生じた場合に異常と判定するように機能する。
The DCDC converter 1 includes a
このようにグラウンド端子５３が設けられる構成では、グラウンド端子５３が外れることにより基準導電路８３に接続されるべき経路が基準導電路８３と非導通状態となってしまう事態が生じる懸念がある。従って、このような構成のＤＣＤＣコンバータに対して、本発明の構成を用いれば、端子外れが生じた場合に接続状態の異常を検出することができるため、より有効である。
In the configuration in which the
ＤＣＤＣコンバータ１は、１つのグラウンド端子５３のみが基準導電路８３に連結される構成をなす。
The DCDC converter 1 has a configuration in which only one
このように１つのグラウンド端子５３のみが基準導電路８３（グラウンド部）に連結する構成となっている場合、部品点数の削減や取付スペースの削減を図ることができるが、一方で、端子外れが生じた場合に基準導電路８３に接続されるべき経路が即座に非導通状態となってしまうという問題がある。このような構成のＤＣＤＣコンバータに対して、本発明のように接続状態の異常を検出し得る構成を用いれば、上記問題に対応することができ、より有効である。
As described above, when only one
また、降圧動作を一時的に停止させた場合、電圧変換部１０が基準とする所定位置（第２素子１２と基準導電路８３との間の所定位置）の電位が高くなることに起因して、制御部３０が正常に動作しない事態が生じる可能性もある。従って、電圧変換部１０の降圧動作が再開するか否かに基づいて電圧変換部１０と基準導電路８３との間の接続状態が異常であるか否かを判定する方法を用いても、異常が生じている場合に正確に検出できる可能性が高まる。
In addition, when the step-down operation is temporarily stopped, the
＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施例や後述する実施例は矛盾しない範囲で組み合わせることが可能である。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention. In addition, the embodiments described above and the embodiments described later can be combined within a consistent range.
実施例１では、電圧変換部３が１つのみのＤＣＤＣコンバータ１を例示したが、第１導電路２１と第２導電路２２との間に電圧変換部３が複数個並列に接続された多相式のＤＣＤＣコンバータとしてもよい。
In the first embodiment, the DCDC converter 1 having only one voltage conversion unit 3 is illustrated, but a plurality of voltage conversion units 3 connected in parallel between the first
実施例１では、出力側となる第２導電路２２に第２電源部９２が電気的に接続された構成を例示したが、第２導電路２２に第２電源部９２が電気的に接続されていなくてもよい。
In the first embodiment, the configuration in which the second
実施例１では、第２素子１２がスイッチング素子として構成された同期整流方式の降圧型ＤＣＤＣコンバータを例示したが、第２素子がダイオード（第１素子側にカソードが接続され基準導電路側にアノードが接続されたダイオード）として構成されたダイオード方式の降圧型ＤＣＤＣコンバータであってもよい。
In the first embodiment, the synchronous rectification step-down DCDC converter in which the
実施例１では、１つのグラウンド端子５３のみが基準導電路８３（グラウンド部）に連結された構成であったが、例えば、第３導電路２３の端部側を分岐させた構成として複数のグラウンド端子を設け、これらを、グラウンド部として構成される基準導電路８３に対して複数位置に連結するような構成であってもよい。
In the first embodiment, only one
実施例１では、降圧動作の一時的な停止及び再開を定期的に行いつつ出力電流が低下した場合にも行う例を示したが、定期的なタイミングでのみ行ってもよく、出力電流が低下した場合にのみ行うようにしてもよい。 In the first embodiment, an example is shown in which the output current is decreased while the step-down operation is temporarily stopped and resumed periodically. However, the output current may be decreased only at regular timing. You may make it carry out only when it does.
実施例１では、電圧変換部１０と基準導電路８３とが正常に接続されているか否かの異常判定について、降圧動作の一時的停止の前後での検出電圧の変化に基づいて判定する方法と、一時的な停止後に再開するか否かに基づいて判定する方法とを併用したが、いずれか一方のみであってもよい。
In the first embodiment, an abnormality determination as to whether or not the
１…車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータ
１０…電圧変換部
１１…第１素子
１２…第２素子
１４…インダクタ
２１…第１導電路
２２…第２導電路
３０…制御部
３２…制御回路（判定部）
４０…電圧検出部
４４…電流検出部
５３…グラウンド端子
８３…基準導電路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle-mounted step-down
40 ...
Claims (8)
前記第２素子と前記基準導電路との間の所定位置の電位を基準とし、前記第１導電路及び前記第２導電路のうち、少なくとも前記第２導電路の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第１素子に制御信号を与えるとともに前記電圧検出部の検出結果に基づいて前記第２導電路の出力電圧を前記基準導電路の電圧よりも大きい所定の目標電圧に近づけるように前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御を行い、前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御中の所定の停止時期に前記電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に前記電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行う制御部と、
前記制御部が前記電圧変換部の降圧動作を一時的に停止しているときの前記電圧検出部による検出結果に基づいて、前記電圧変換部と前記基準導電路との間の接続状態が異常であるか否かを判定する判定部と、
を有する車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータ。 Between a first element composed of a switching element electrically connected to the first conductive path and a reference conductive path maintained at a predetermined reference potential lower than the potential of the first conductive path and the first conductive path A second element made of a switching element or a diode electrically connected to the first element, and an inductor electrically connected between the first element and the second element and a second conductive path. A voltage conversion unit that performs a step-down operation of stepping down a voltage applied to the first conductive path by switching between an ON operation and an OFF operation of an element and outputting the voltage to the second conductive path;
A voltage detector configured to detect a voltage of at least the second conductive path of the first conductive path and the second conductive path with reference to a potential at a predetermined position between the second element and the reference conductive path; ,
The voltage conversion unit applies a control signal to the first element and makes the output voltage of the second conductive path approach a predetermined target voltage larger than the voltage of the reference conductive path based on a detection result of the voltage detection unit. The voltage conversion unit is controlled to perform a step-down operation, and the voltage conversion unit temporarily stops the step-down operation of the voltage conversion unit at a predetermined stop time during the control to cause the voltage conversion unit to perform the step-down operation. A control unit that performs control to resume the step-down operation of the unit;
Based on the detection result by the voltage detection unit when the control unit temporarily stops the voltage step-down operation of the voltage conversion unit, the connection state between the voltage conversion unit and the reference conductive path is abnormal. A determination unit for determining whether or not there is,
A step-down DCDC converter for in-vehicle use.
前記第２素子と前記基準導電路との間の所定位置の電位を基準とし、前記第１導電路及び前記第２導電路のうち、少なくとも前記第２導電路の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第１素子に制御信号を与えるとともに前記電圧検出部の検出結果に基づいて前記第２導電路の出力電圧を前記基準導電路の電圧よりも大きい所定の目標電圧に近づけるように前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御を行い、前記電圧変換部に降圧動作を行わせる制御中において出力電流が所定の電流閾値以下となった場合又は複数回の所定停止時期に前記電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に前記電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行う制御部と、
を有する車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータ。 Between a first element composed of a switching element electrically connected to the first conductive path and a reference conductive path maintained at a predetermined reference potential lower than the potential of the first conductive path and the first conductive path A second element made of a switching element or a diode electrically connected to the first element, and an inductor electrically connected between the first element and the second element and a second conductive path. A voltage conversion unit that performs a step-down operation of stepping down a voltage applied to the first conductive path by switching between an ON operation and an OFF operation of an element and outputting the voltage to the second conductive path;
A voltage detector configured to detect a voltage of at least the second conductive path of the first conductive path and the second conductive path with reference to a potential at a predetermined position between the second element and the reference conductive path; ,
The voltage conversion unit applies a control signal to the first element and makes the output voltage of the second conductive path approach a predetermined target voltage larger than the voltage of the reference conductive path based on a detection result of the voltage detection unit. The voltage converter is controlled to perform a step-down operation, and when the output current falls below a predetermined current threshold during the control to perform the step-down operation to the voltage converter, or the voltage converter performs step-down operation at a plurality of predetermined stop timings. A control unit that performs control to temporarily stop the voltage conversion unit and resume the step-down operation of the voltage conversion unit after the temporary stop;
A step-down DCDC converter for in-vehicle use.
前記制御部は、前記電圧変換部に降圧動作を行わせている場合において前記電流検出部で検出される電流値が所定の電流閾値以下になった時期を前記所定の停止時期として前記電圧変換部の降圧動作を一時的に停止させ且つ一時的な停止後に前記電圧変換部の降圧動作を再開させる制御を行う請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車載用の降圧型ＤＣＤＣコンバータ。 A current detection unit for detecting a value of a current flowing through the second conductive path;
When the voltage conversion unit is performing a step-down operation, the control unit uses the time when the current value detected by the current detection unit is equal to or lower than a predetermined current threshold as the predetermined stop time as the voltage conversion unit. 4. The in-vehicle step-down DCDC converter according to claim 1, wherein the step-down operation is temporarily stopped and the step-down operation of the voltage converter is resumed after the temporary stop. 5. .
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