(57)【要約】      （修正有）【課題】出力電圧異常がＤＣ−ＤＣコンバータの異常に起因するのか外部電圧に起因のかを判別する車両用電源システムを提供する。【解決手段】車両用電源システム１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖ０ｕｔが電圧基準値以上であり、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流Ｉ１が電流基準値未満の場合には、制御回路９０が、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、その後に出力電圧が電圧基準値を下回ったときにＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させる。出力電圧が電圧基準値以上であり、かつ、内部電流が電流基準値以上の場合には、制御回路が、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、その後に出力電圧が電圧基準値を下回ってもＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させない。【選択図】図１
2020182323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用電源システムであって、
走行用バッテリと、
前記走行用バッテリが印加する電圧を降圧し、降圧した電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される補機バッテリと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御回路、
を有し、
前記出力電圧が電圧基準値以上であり、かつ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流が電流基準値未満の場合には、前記制御回路が、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、その後に前記出力電圧が前記電圧基準値を下回ったときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させ、
前記出力電圧が前記電圧基準値以上であり、かつ、前記内部電流が電流基準値以上の場合には、前記制御回路が、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、その後に前記出力電圧が前記電圧基準値を下回っても前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させない、
車両用電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、車両用電源システムに関する。
【０００２】
特許文献１に開示の車両用電源システムは、走行用バッテリと、ＤＣ−ＤＣコンバータと、補機バッテリと、制御回路を有する。走行用バッテリは、走行用モータを駆動するためのバッテリであり、高電圧を出力する。補機バッテリは、車両の補機（低電圧する動作する機器）に電力を供給するためのバッテリであり、低電圧を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、走行用バッテリが印加する電圧を降圧し、降圧した電圧を出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が補機バッテリに供給されることで、補機バッテリが充電される。制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧（補機バッテリを充電する電圧）を検出し、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が目標値と一致するようにＤＣ−ＤＣコンバータをフィードバック制御する。また、制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が異常値まで上昇したときに、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１５３３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の異常な上昇は、ＤＣ−ＤＣコンバータの異常に起因する場合と、ＤＣ−ＤＣコンバータの外部から印加される外部電圧に起因する場合がある。本明細書では、出力電圧の異常な上昇がＤＣ−ＤＣコンバータの異常に起因するのか外部電圧に起因するのかを判別して、フェールセーフを実現する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する車両用電源システムは、走行用バッテリと、前記走行用バッテリが印加する電圧を降圧するとともに降圧した電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧により充電される補機バッテリと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを制御する制御回路、を有する。前記出力電圧が電圧基準値以上であり、かつ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流が電流基準値未満の場合には、前記制御回路が、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、その後に前記出力電圧が前記電圧基準値を下回ったときに前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させる。前記出力電圧が前記電圧基準値以上であり、かつ、前記内部電流が電流基準値以上の場合には、前記制御回路が、前記ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、その後に前記出力電圧が前記電圧基準値を下回っても前記ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させない。
【０００６】
なお、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流は、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部の任意の位置の電流を意味する。
【０００７】
ＤＣ−ＤＣコンバータの異常に起因して出力電圧が電圧基準値以上となる場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流が高くなり、内部電流が電流基準値以上となる。他方、外部電圧に起因して出力電圧が電圧基準値以上となる場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流は高くならず正常値に維持される。上述した車両用電源システムでは、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が電圧基準値以上であり、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流が電流基準値未満の場合には、制御回路が、外部電圧に起因する出力電圧の異常な上昇が生じていると判断する。この場合、制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させ、その後に出力電圧が電圧基準値を下回ったときにＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させる。すなわち、制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータを一旦停止させるが、外部電圧の印加が無くなった段階でＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させる。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータに異常がないので、問題なくＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させることができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧が電圧基準値以上であり、かつ、ＤＣ−ＤＣコンバータの内部電流が電流基準値以上の場合には、制御回路が、ＤＣ−ＤＣコンバータの異常に起因する出力電圧の異常な上昇が生じていると判断する。この場合、制御回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータを停止させる。制御回路は、その後に出力電圧が電圧基準値を下回ってもＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させない。以上に説明したように、この車両用電源システムによれば、外部電圧に起因する出力電圧の上昇が生じたときには外部電圧の印加が無くなった段階でＤＣ−ＤＣコンバータの動作を再開させることができる一方で、ＤＣ−ＤＣコンバータの異常に起因する出力電圧の上昇が生じたときには異常を有するＤＣ−ＤＣコンバータの動作再開を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両電源システムの回路図。
【図２】制御回路が実施する処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示す実施形態の車両電源システム１０は、自動車等の車両に搭載されている。車両電源システム１０は、走行用バッテリ１２と、補機バッテリ１４と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０と、制御回路９０を有している。
【００１０】
図示していないが、車両には、インバータと、走行用モータが搭載されている。走行用バッテリ１２は、インバータを介して走行用モータに接続されている。走行用バッテリ１２の直流電力は、インバータによって交流電力に変換される。インバータが出力する交流電力が走行用モータに供給されることで、走行用モータが駆動し、車両が走行する。走行用バッテリ１２の出力電圧は、例えば、約３００Ｖである。
【００１１】
補機バッテリ１４は、直流電圧を出力する。補機バッテリ１４の出力電圧は、走行用バッテリ１２の出力電圧よりも低い。補機バッテリ１４の出力電圧は、例えば、約１２Ｖである。補機バッテリ１４の正極は、補機１６に接続されている。補機１６は、補機バッテリ１４の出力電圧（すなわち、低電圧）で動作する機器である。補機１６には、カーナビゲーションシステムやルームランプ等が含まれる。補機バッテリ１４の負極は、グランドに接続されている。
【００１２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力端子２０ａ、２０ｂは、走行用バッテリ１２に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力端子２０ｃ、２０ｄは、補機バッテリ１４に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、走行用バッテリ１２の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を補機バッテリ１４に印加する。これによって、補機バッテリ１４が充電される。制御回路９０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０を制御する。
【００１３】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、フィルタ回路３０、パワー回路４０、変圧トランス５０、整流回路６０、及び、平滑回路７０を有している。走行用バッテリ１２が出力する直流電圧は、フィルタ回路３０で平滑化された後にパワー回路４０に入力される。パワー回路４０は、高電位配線４２と低電位配線４４と４つのスイッチング素子４８ａ〜４８ｄを有している。高電位配線４２と低電位配線４４の間に、走行用バッテリ１２が出力する直流電圧が印加される。スイッチング素子４８ａとスイッチング素子４８ｂは、高電位配線４２と低電位配線４４の間に直列に接続されている。スイッチング素子４８ｃとスイッチング素子４８ｄは、高電位配線４２と低電位配線４４の間に直列に接続されている。また、変圧トランス５０は、一次コイル５０ａと二次コイル５０ｂを有している。一次コイル５０ａは、スイッチング素子４８ａのソースとスイッチング素子４８ｃのソースの間（すなわち、スイッチング素子４８ｂのドレインとスイッチング素子４８ｄのドレインの間）に接続されている。スイッチング素子４８ａ〜４８ｄのゲートは、制御回路９０に接続されている。スイッチング素子４８ａ〜４８ｄは、制御回路９０によって制御される。各スイッチング素子４８ａ〜４８ｄがスイッチングすることで、一次コイル５０ａに交流電圧が印加される。変圧トランス５０は、一次コイル５０ａに印加される交流電圧を所定の比率で降圧して二次コイル５０ｂに出力する。二次コイル５０ｂで出力される交流電圧は、整流回路６０で整流された後に平滑回路７０で平滑化されることで直流電圧に変換される。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力端子２０ｃ、２０ｄの間に、入力端子２０ａ、２０ｂの間の電圧（すなわち、走行用バッテリ１２の出力電圧）よりも低い出力電圧Ｖｏｕｔ（例えば、約１２Ｖ）が出力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖｏｕｔは、出力端子２０ｃ、２０ｄを介して補機バッテリ１４に印加される。これによって、補機バッテリ１４が充電される。
【００１４】
制御回路９０には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖｏｕｔが入力される。制御回路９０は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標値と一致するように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０のスイッチング素子４８ａ〜４８ｄをフィードバック制御する。また、制御回路９０には、パワー回路４０の内部を流れる内部電流Ｉ１の値が入力される。なお、内部電流Ｉ１は、高電位配線４２に流れる電流であってもよいし、低電位配線４４に流れる電流であってもよいし、スイッチング素子４８ａ〜４８ｄのいずれかに流れる電流であってもよいし、一次コイル５０ａに流れる電流であってもよい。
【００１５】
何らかの異常によってフィードバック制御ができず、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する場合がある。このような出力電圧Ｖｏｕｔの異常な上昇には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の異常に起因するものと、外部電圧の印加に起因するものが含まれる。外部電圧の印加に起因する出力電圧Ｖｏｕｔの上昇は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の外部から出力端子２０ｃに電圧が印加されて、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇するものである。例えば、車両の外部の電源によって補機バッテリ１４を充電するときに、補機バッテリ１４に誤って通常よりも高い電圧（例えば、２４Ｖ）が印加されると、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する。制御回路９０は、図２に示す処理を繰り返し実行することで、出力電圧異常とその異常モードを検出し、適切な処理を実行する。
【００１６】
図２のステップＳ２では、制御回路９０は、出力電圧Ｖｏｕｔが予め定められた電圧基準値Ｖｒｅｆ（例えば、１６．５Ｖ）以上であるか否かを判定する。適切なフィードバック制御が行われていれば、出力電圧Ｖｏｕｔは電圧基準値Ｖｒｅｆ未満の値に制御される。出力電圧Ｖｏｕｔが電圧基準値Ｖｒｅｆ未満の場合には、制御回路９０はステップＳ２でＮｏと判定する。この場合、制御回路９０は、ステップＳ４でＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作を継続する。すなわち、適切にフィードバック制御が行われている間は、ステップＳ２、Ｓ４が繰り返し実行されることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が動作を継続する。出力電圧Ｖｏｕｔが電圧基準値Ｖｒｅｆ以上であることは、出力電圧異常を意味する。制御回路９０は、ステップＳ２で出力電圧Ｖｏｕｔが電圧基準値Ｖｒｅｆ以上であると判定すると、ステップＳ６を実行する。
【００１７】
ステップＳ６では、制御回路９０は、内部電流Ｉ１が予め定められた電流基準値Ｉｒｅｆ以上であるか否かを判定する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の異常によって出力電圧Ｖｏｕｔが上昇している場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が入力側から出力側に供給する電力が高くなるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の内部電流Ｉ１が高くなる。したがって、ステップＳ６で内部電流Ｉ１が電流基準値Ｉｒｅｆ以上であることは、ＤＣ−ＤＣコンバータの異常に起因する出力電圧Ｖｏｕｔの上昇が生じていることを意味する。また、外部電圧の印加によって出力電圧Ｖｏｕｔが上昇している場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０が供給する電力は通常時と同等であるので、内部電流Ｉ１も通常時と同等である。この場合には、内部電流Ｉ１は、電流基準値Ｉｒｅｆ未満となる。したがって、ステップＳ６で内部電流Ｉ１が電流基準値Ｉｒｅｆ未満であることは、外部電圧に起因する出力電圧Ｖｏｕｔの上昇が生じていることを意味する。
【００１８】
上記の通り、外部電圧の印加に起因する出力電圧Ｖｏｕｔの上昇が生じている場合には、内部電流Ｉ１が電流基準値Ｉｒｅｆ未満となる。この場合、制御回路９０は、ステップＳ６でＮＯと判定し、ステップＳ１０でＤＣ−ＤＣコンバータ２０を停止させる。すなわち、全てのスイッチング素子４８ａ〜４８ｄをオフする。その後、制御回路９０は、ステップＳ１２において、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧基準値Ｖｒｅｆ未満の値まで低下しているか否かを繰り返し判定する。外部電圧の印加が停止されると、出力電圧Ｖｏｕｔが電圧基準値Ｖｒｅｆ未満の値まで低下するので、ステップＳ１２でＹＥＳと判定される。すると、制御回路９０は、ステップＳ１４でＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作を再開させる。すなわち、スイッチング素子４８ａ〜４８ｄを繰り返しスイッチングさせて、出力電圧Ｖｏｕｔの出力を再開する。これによって、補機バッテリ１４の充電が再開される。このように、制御回路９０は、外部電圧に起因する出力電圧Ｖｏｕｔの上昇が生じた場合には、一旦ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作を停止させる。そして、その後に外部電圧の印加が停止されて出力電圧Ｖｏｕｔが通常値まで低下すると、制御回路９０は自動的にＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作を再開させる。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０自体に異常がないので、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作を再開させると、適切に補機バッテリ１４を充電することができる。
【００１９】
他方、上記の通り、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の異常に起因する出力電圧Ｖｏｕｔの上昇が生じている場合には、内部電流Ｉ１が電流基準値Ｉｒｅｆ以上となる。この場合、制御回路９０は、ステップＳ６でＹＥＳと判定し、ステップＳ８でＤＣ−ＤＣコンバータ２０を停止させる。すなわち、全てのスイッチング素子４８ａ〜４８ｄをオフする。この場合、制御回路９０は、その後に出力電圧Ｖｏｕｔが電圧基準値Ｖｒｅｆ未満の値まで低下したとしても、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作を再開させない。このように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０自体に異常がある場合には、制御回路９０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の動作を再開させずにＤＣ−ＤＣコンバータ２０を保護する。
【００２０】
なお、制御回路９０がアナログ回路を有する場合には、内部電流Ｉ１に基づく判定をより容易に行うことができる。
【００２１】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２２】
１０      ：車両電源システム
１２      ：走行用バッテリ
１４      ：補機バッテリ
１６      ：補機
２０      ：ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０      ：フィルタ回路
４０      ：パワー回路
４８ａ−４８ｄ    ：スイッチング素子
５０      ：変圧トランス
５０ａ    ：一次コイル
５０ｂ    ：二次コイル
６０      ：整流回路
７０      ：平滑回路
９０      ：制御回路
【図１】
2020182323.tif 000003
【図２】
2020182323.tif 000004