(57)【要約】【課題】損失を抑制して電流を検出することができる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、入力端と出力端との間に並列に接続された複数の電圧変換部を備える。電源装置は、出力端と複数の電圧変換部それぞれとを接続する複数の電流経路部と、複数の電流経路部の少なくとも１つに介装された電流検出部とを備える。例えば、電圧変換部の数及び電流経路部の数をＮとし、電流検出部で検出した電流をＩとすると、各電圧変換部が出力する電流が同等であるとすると、電源装置の出力電流は、Ｎ×Ｉで求めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端と出力端との間に並列に接続された複数の電圧変換部を備える電源装置において、
前記出力端と前記複数の電圧変換部それぞれとを接続する複数の電流経路部と、
該複数の電流経路部の少なくとも１つに介装された電流検出部と
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流検出部で検出した電流に基づいて前記出力端を流れる電流を算出する電流算出部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電流算出部は、
前記電流検出部で検出した電流及び前記電流経路部の数に基づいて前記出力端を流れる電流を算出することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電流算出部は、
さらに、前記複数の電流経路部それぞれの抵抗値に基づいて前記出力端を流れる電流を算出することを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記複数の電圧変換部それぞれの運転及び停止を制御する制御部を備え、
該制御部は、
前記複数の電圧変換部の一部を停止させる場合、前記電流検出部が介装されていない電流経路部に接続された電圧変換部を、前記電流検出部が介装された電流経路部に接続された電圧変換部よりも先に停止させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とする車載機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力端と出力端との間に並列に接続された複数の電圧変換部を備える電源装置及び該電源装置を備える車載機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費を向上させるアイテムの一つとして減速時のエネルギーを回生することで蓄電池を充電し必要に応じて放電させることが行われている。このような車両では、エネルギー回生用に蓄電池と負荷などに電力を供給するために大容量の出力電流を扱う電源装置を装備している。このような電源装置では、並列に接続された複数のＤＣ／ＤＣコンバータを備えている。
【０００３】
一方で大容量の直流電流を検出するためには、大型の電流センサ（例えば、変流器など）を必要とする。そこで、主回路導体に並列接続された分流導体を設け、分流導体に流れる電流を検出することにより、主回路導体に大電流が流れる場合でも、小型の変流器で電流を検出することができる電流検出装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２１８５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
主回路導体を流れる電流値が大きい場合、主回路導体の損失を抑えるため、低抵抗の導体を用いることが望ましい。しかし、主回路導体と分流導体との間で最適な分流比が得られた場合でも、主回路導体の抵抗値が小さいと、電流が主回路導体から分流導体へ分流しなくなる。このため、電流を分流導体へ分流させるため主回路導体の抵抗値を大きくする必要が生じ、結果として損失の増大を招く。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、損失を抑制して電流を検出することができる電源装置及び該電源装置を備える車載機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電源装置は、入力端と出力端との間に並列に接続された複数の電圧変換部を備える電源装置において、前記出力端と前記複数の電圧変換部それぞれとを接続する複数の電流経路部と、該複数の電流経路部の少なくとも１つに介装された電流検出部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明にあっては、電源装置は、入力端と出力端との間に並列に接続された複数の電圧変換部を備える。そして、電源装置は、出力端と複数の電圧変換部それぞれとを接続する複数の電流経路部と、複数の電流経路部の少なくとも１つに介装された電流検出部とを備える。例えば、電圧変換部の数をＮとすると、電圧変換部に対応して電流経路部の数もＮとなる。電流検出部で検出した電流をＩとし、各電圧変換部が出力する電流が同等であるとすると、電源装置の出力電流は、Ｎ×Ｉで求めることができる。すなわち、電源装置の出力電流（すなわち、各電圧変換部が出力する電流が合流した後の経路で検出する電流）を検出する場合に比較して、電流経路部で検出する電流を小さくすることができ、小型のセンサ（例えば、小型の変流器）を使用することができる。また、電流経路部の抵抗値を低く抑えたまま電流（出力電流）を求めることができるので、電流による損失（抵抗損）を抑制して電流を検出することができる。
【０００９】
本発明に係る電源装置は、前記電流検出部で検出した電流に基づいて前記出力端を流れる電流を算出する電流算出部を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、電流算出部は、電流検出部で検出した電流に基づいて出力端を流れる電流を算出する。例えば、電圧変換部の数をＮとし、電流検出部で検出した電流をＩとし、各電圧変換部が出力する電流が同等であるとすると、出力端を流れる電流（出力電流）は、Ｎ×Ｉで算出することができる。これにより、出力端を流れる出力電流が大電流である場合でも、実際に検出する電流を小さくすることができるので、小型のセンサを用いることができる。また、出力端を流れる出力電流を容易に求めることができる。
【００１１】
本発明に係る電源装置は、前記電流算出部は、前記電流検出部で検出した電流及び前記電流経路部の数に基づいて前記出力端を流れる電流を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、電流算出部は、電流検出部で検出した電流及び電流経路部の数に基づいて出力端を流れる電流を算出する。例えば、電流経路部の数をＮとし、電流検出部で検出した電流をＩとし、各電流経路部の抵抗値が同等であるとすると、出力端を流れる電流（出力電流）は、Ｎ×Ｉで算出することができる。これにより、出力端を流れる出力電流が大電流である場合でも、実際に検出する電流を小さくすることができるので、小型のセンサを用いることができる。また、出力端を流れる出力電流を容易に求めることができる。
【００１３】
本発明に係る電源装置は、前記電流算出部は、さらに、前記複数の電流経路部それぞれの抵抗値に基づいて前記出力端を流れる電流を算出することを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、電流算出部は、さらに、複数の電流経路部それぞれの抵抗値に基づいて出力端を流れる電流を算出する。例えば、電流検出部を介装した電流経路部の抵抗値をＲとし、他の電流経路部の抵抗値を、α２×Ｒ、α３×Ｒ、…、αＮ×Ｒとし、電流検出部で検出した電流値をＩとすると、出力端を流れる電流（出力電流）は、（１＋１／α２＋１／α３＋…＋１／αＮ）×Ｉで算出することができる。各電流経路部の抵抗値を予め記憶しておくことにより、各電流経路部の抵抗値が異なる場合でも、出力端を流れる出力電流を容易に求めることができる。
【００１５】
本発明に係る電源装置は、前記複数の電圧変換部それぞれの運転及び停止を制御する制御部を備え、該制御部は、前記複数の電圧変換部の一部を停止させる場合、前記電流検出部が介装されていない電流経路部に接続された電圧変換部を、前記電流検出部が介装された電流経路部に接続された電圧変換部よりも先に停止させることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、制御部は、複数の電圧変換部それぞれの運転及び停止を制御する。そして、制御部は、複数の電圧変換部の一部を停止させる場合、電流検出部が介装されていない電流経路部に接続された電圧変換部を、電流検出部が介装された電流経路部に接続された電圧変換部よりも先に停止させる。複数の電圧変換部の一部を停止させる場合とは、例えば、電源装置内の温度上昇が高くなったため、出力電流を少なくして運転する場合、あるいは電源装置の動作状態等に応じて、一部の電圧変換部を停止させる場合などである。これにより、複数の電圧変換部の一部を停止させる場合でも、電流検出部が介装された電流経路部に接続された電圧変換部を最後まで運転させることができ、出力端から流れる出力電流を求めることができる。
【００１７】
本発明に係る車載機器は、前述の発明のいずれか１つに係る電源装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、損失を抑制して電流を検出することができる車載機器を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、損失を抑制して電流を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態の電源装置を備える車載機器の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態のＤＣ／ＤＣコンバータユニットの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の電流検出部の構成の第１実施例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態の算出部による出力電流の算出方法の第１実施例を示す説明図である。
【図５】本実施の形態の算出部による出力電流の算出方法の第２実施例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態の制御部による運転制御の一例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態の電流検出部の構成の第２実施例を示す説明図である。
【図８】本実施の形態のＤＣ／ＤＣコンバータユニットを備える車載機器の構成の他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の電源装置を備える車載機器の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、車載機器は、電源装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０、発電機６１、負荷６２、第１蓄電池６３、第２蓄電池６４、スタータ６５などを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の端子１には、発電機６１、電装品などの負荷６２、第１蓄電池６３が接続してあり、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の端子２には、第２蓄電池６４、スタータ６５を接続してあり、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の端子３には、ＥＣＵ５０を接続してある。
【００２２】
発電機６１は、エンジン（不図示）と連動して電力を発生し、あるいは車両の制動動作と連動して回生電力を発生する。発電機６１は、整流器（不図示）を備え、発生した電力を直流に整流し、整流した直流を負荷６２、第１蓄電池６３、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０へ出力する。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、ＥＣＵ５０の制御の下、発電機６１が出力した直流を所要の電圧値の直流に変換し、第２蓄電池６４を充電する。
【００２４】
スタータ６５は、エンジンを始動するためのモータであり、第２蓄電池６４により給電される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、第２蓄電地６４からの直流を所要の電圧の直流に変換し、変換した直流を負荷６２へ供給する。
【００２５】
すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、充電動作を行う場合、端子１は入力端１となり、端子２は出力端２となる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、放電動作を行う場合、端子２は入力端２となり、端子１は出力端１となる。
【００２６】
図２は本実施の形態のＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の構成の一例を示すブロック図である。以下の例では、端子１を入力端１とし、端子２を出力端２とする。図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、複数（図２の例では、６個）の電圧変換部としての変圧回路部３１、３２、３３、３４、３５、３６、制御部４０、電流検出部４２などを備える。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、入力端１と出力端２との間に並列に接続された複数の変圧回路部を備え、いわゆる多相（マルチフェーズ）方式のＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００２７】
各変圧回路部３１〜３６は、ＦＥＴを備え、制御部４０からのＰＷＭ信号に基づいて、所定の周波数及び所要のデユーティ比でオン／オフを繰り返すことにより、間欠的動作を行う。より具体的には、制御部４０は、各変圧回路部３１〜３６を、６０度ずつ異なる位相で順次駆動する。なお、変圧回路部３１〜３６の数がＮである場合、制御部４０は、各変圧回路部３１〜３６を３６０度／Ｎずつ位相をずらして駆動すればよい。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、出力端２と変圧回路部３１〜３６それぞれとを接続する複数（図２の例では、６個）の電流経路部２１、２２、２３、２４、２５、２６を備える。電流経路部２１〜２６は、各変圧回路部３１〜３６と、各変圧回路部３１〜３６が出力する電流が合流する点（例えば、出力端２）との間の個別に分岐した電流経路である。電流経路部２１〜２６は、例えば、板状のバスバーでもよく、導線でもよい。
【００２９】
ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、複数の電流経路部２１〜２６の少なくとも１つ（図２の例では、電流経路部２１、２３）に介装された電流検出部４２を備える。
【００３０】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０は、端子１を出力端１とする場合、出力端１と変圧回路部３１〜３６それぞれとを接続する複数（図２の例では、６個）の電流経路部１１、１２、１３、１４、１５、１６を備える。電流経路部１１〜１６は、各変圧回路部３１〜３６と、各変圧回路部３１〜３６が出力する電流が合流する点（例えば、出力端１）との間の個別に分岐した電流経路である。電流経路部１１〜１６は、例えば、板状のバスバーでもよく、導線でもよい。
【００３１】
図３は本実施の形態の電流検出部４２の構成の第１実施例を示す説明図である。図３の例では、電流経路部２１の例としてバスバーを模式的に表している。電流検出部４２は、例えば、変流器であり、バスバー２１が変流器４２の開口を貫通している。なお、電流検出部４２は、図３の例に限定されるものではない。
【００３２】
変圧回路部３１〜３６の数をＮ（図２の例では、Ｎ＝６）とすると、変圧回路部３１〜３６に対応して電流経路部２１〜２６の数もＮ（図２の例では、Ｎ＝６）となる。ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の出力電流は、Ｎ×Ｉで求めることができる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の出力電流（すなわち、各変圧回路部３１〜３６が出力する電流が合流した後の経路で検出する電流）を検出する場合に比較して、電流経路部２１、２３で検出する電流を小さくすることができ、小型のセンサ（例えば、小型の変流器）を使用することができる。また、電流経路部２１〜２６の抵抗値を低く抑えたまま電流（出力電流）を求めることができるので、電流による損失（抵抗損）を抑制して電流を検出することができる。
【００３３】
算出部４１は、電流算出部としての機能を有し、電流検出部４２で検出した電流に基づいて出力端２を流れる電流を算出する。例えば、変圧回路部３１〜３６の数をＮとし、電流検出部４２で検出した電流をＩとし、各変圧回路部３１〜３６が出力する電流が同等であるとすると、出力端２を流れる電流（出力電流）は、Ｎ×Ｉで算出することができる。これにより、出力端２を流れる出力電流が大電流である場合でも、実際に検出する電流を小さくすることができるので、小型のセンサを用いることができる。また、出力端２を流れる出力電流を容易に求めることができる。
【００３４】
次に、出力端２を流れる出力電流の電流値の算出方法について、具体的に説明する。図４は本実施の形態の算出部４１による出力電流の算出方法の第１実施例を示す説明図である。算出部４１は、電流検出部４２で検出した電流及び電流経路部２１〜２６の数に基づいて出力端２を流れる電流を算出する。例えば、図４に示すように、電流経路部２１〜２６の数を６とし、電流経路部２１に設けられた電流検出部４２で検出した電流をＩとし、各電流経路部２１〜２６の抵抗値が同等（例えば、抵抗値Ｒ）であるとすると、出力端２を流れる出力電流は、６×Ｉで算出することができる。これにより、出力端２を流れる出力電流が大電流である場合でも、実際に検出する電流を小さくすることができるので、小型のセンサを用いることができる。また、出力端２を流れる出力電流を容易に求めることができる。
【００３５】
図５は本実施の形態の算出部４１による出力電流の算出方法の第２実施例を示す説明図である。図５の例は、各電流経路部２１〜２６の抵抗値が異なる場合を示す。算出部４１は、複数の電流経路部２１〜２６それぞれの抵抗値に基づいて出力端２を流れる電流を算出する。例えば、電流検出部４２を介装した電流経路部２１の抵抗値をＲとし、他の電流経路部２２〜２６の抵抗値を、順番に、α２×Ｒ、α３×Ｒ、…、α６×Ｒとする。電流経路部２１に設けられた電流検出部４２で検出した電流値をＩとすると、出力端２を流れる出力電流は、（１＋１／α２＋１／α３＋…＋１／α６）×Ｉで算出することができる。電流経路部２１〜２６の抵抗値を予め記憶しておくことにより、電流経路部２１〜２６の抵抗値が異なる場合でも、出力端２を流れる出力電流を容易に求めることができる。
【００３６】
制御部４０は、複数の変圧回路部３１〜３６それぞれの運転及び停止を制御する。制御部４０は、複数の変圧回路部３１〜３６の一部を停止させる場合、電流検出部４２が介装されていない電流経路部に接続された変圧回路部を、電流検出部４２が介装された電流経路部に接続された変圧回路部よりも先に停止させる。
【００３７】
図６は本実施の形態の制御部４０による運転制御の一例を示す説明図である。複数の変圧回路部３１〜３６の一部を停止させる場合とは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０内の温度上昇が高くなったため、出力電流を少なくして運転する場合、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の動作状態等に応じて、一部の変圧回路部を停止させる場合、あるいはフェールセーフの観点からバックアップとしての変圧回路部だけを動作させる場合などである。
【００３８】
図６に示すように、各変圧回路部３１〜３６に対して、停止順序が予め定められている。変圧回路部３２、３４、３６、３５は、電流検出部４２が介装されていない電流経路部３２、３４、３６、３５に接続されている。一方、変圧回路部３１、３３は、電流検出部４２が介装された電流経路部３１、３３に接続されている。そして、図６に示すように、停止順序は、変圧回路部３２、３４、３６、３５が、変圧回路部３１、３３よりも先に停止するようにしてある。
【００３９】
これにより、複数の変圧回路部３１〜３６の一部を停止させる場合でも、電流検出部４２が介装された電流経路部２１、２３に接続された変圧回路部３１、３３を最後まで運転させることができ、出力端２から流れる出力電流を求めることができる。
【００４０】
図７は本実施の形態の電流検出部４２の構成の第２実施例を示す説明図である。図３の例では、電流経路部２１を変流器４２の開口を貫通させる構成であったが、かかる構成に限定されるものでない。例えば、図７に示すように、電流経路部２１と並列に接続した分岐部２１１を設け、分岐部２１１を変流器４２の開口を貫通させる。分岐部２１１の抵抗値ｒは、電流経路部２１の抵抗値Ｒより大きい（ｒ＞Ｒ）。
【００４１】
例えば、出力端２を流れる出力電流を１８０Ａとし、図２に例示した各電流経路部２１〜２６の抵抗値Ｒが同等であるとすると、各電流経路部２１〜２６に流れる電流、すなわち電流検出部４２で検出する電流は、３０Ａ（＝１８０Ａ／６）となる。つまり、電流検出部４２は、３０Ａ程度の電流を検出することができる程度の小型のセンサを用いることができる。
【００４２】
さらに、図７の例において、電流経路部２１の抵抗値Ｒと、分岐部２１１の抵抗値ｒとの比を、例えば、Ｒ：ｒ＝１：２とすると、電流経路部２１に本来流れる３０Ａの電流のうち、１０Ａを分岐部２１１に分流させることができ、電流検出部４２は、１０Ａ程度の電流を検出することができる程度のさらに小型のセンサを用いることができる。
【００４３】
また、図７の例では、電流経路部２１の抵抗値Ｒと、分岐部２１１の抵抗値ｒとの比が、Ｒ：ｒ＝１：２であるので、分岐部２１１の抵抗値ｒに対する電流経路部２１の抵抗値Ｒの割合を２倍程度と小さくしても、電流を分岐部２１１へ分流させることができる。すなわち、電流経路部２１の抵抗値Ｒを、大きくしなくても電流を分岐部２１１へ分流させることができる。
【００４４】
上述の例では、電流検出部４２を、電流経路部２１、２３に介装する構成であったが、電流検出部４２の数は、１個でもよい。しかし、電流検出部４２を複数設けることにより、１つの電流検出部４２が故障して電流を検出することができない事態となった場合でも他方の電流検出部４２で電流を検出することができるので、信頼性が向上する。
【００４５】
また、電流検出部４２の数は、電流経路部２１〜２６の数よりも少ない。例えば、電流経路部又は変圧回路部の数がＮ個である場合、電流検出部４２の数Ｍは、１≦Ｍ＜Ｎとすることができる。
【００４６】
上述の例では、電流検出部４２を、電流経路部２１〜２６の少なくとも１つに介装する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、電流検出部４２を、電流経路部１１〜１６の少なくとも１つに介装してもよく、あるいは、電流経路部２１〜２６の少なくとも１つ及び電流経路部１１〜１６の少なくとも１つに介装してもよい。
【００４７】
上述の例では、制御部４０をＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０に内蔵する構成であるが、これに限定されるものではなく、制御部４０をＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０とは別に外付けとする構成でもよく、あるいは制御部４０をＥＣＵ５０に組み込んでもよい。
【００４８】
ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０を備える車載機器の構成は、図１の例に限定されるものではない。図８は本実施の形態のＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０を備える車載機器の構成の他の例を示すブロック図である。図８に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の端子１には、発電機６１、第２蓄電池６４を接続してあり、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の端子２には、負荷６２、第１蓄電池６３、スタータ６５を接続してあり、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の端子３には、ＥＣＵ５０を接続してあり、ＤＣ／ＤＣコンバータユニット１０の端子４には、負荷６２を接続してある。なお、図１の例と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
以上に開示された実施の形態及び実施例は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態及び実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての修正や変形を含むものと意図される。
【符号の説明】
【００５０】
１、２、３、４  端子
１０  ＤＣ／ＤＣコンバータユニット
１１、１２、１３、１４、１５、１６  電流経路部
２１、２２、２３、２４、２５、２６  電流経路部
３１、３２、３３、３４、３５、３６  変圧回路部
４０  制御部
４１  算出部
４２  電流検出部
５０  ＥＣＵ
６１  発電機
６２  負荷
６３  第１蓄電池
６４  第２蓄電池
６５  スタータ
【図１】
2017034846.tif 000003
【図２】
2017034846.tif 000004
【図３】
2017034846.tif 000005
【図４】
2017034846.tif 000006
【図５】
2017034846.tif 000007
【図６】
2017034846.tif 000008
【図７】
2017034846.tif 000009
【図８】
2017034846.tif 000010