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JP2010119257A - Power supply device and vehicle - Google Patents

Power supply device and vehicle Download PDF

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JP2010119257A
JP2010119257A JP2008292031A JP2008292031A JP2010119257A JP 2010119257 A JP2010119257 A JP 2010119257A JP 2008292031 A JP2008292031 A JP 2008292031A JP 2008292031 A JP2008292031 A JP 2008292031A JP 2010119257 A JP2010119257 A JP 2010119257A
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power supply
voltage
supply line
switching
circuit
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Withdrawn
Application number
JP2008292031A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Omiya
裕司 大宮
Yasuhiro Koike
靖弘 小池
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably supply electric power to an electric load connected to each sub-power supply system in a power supply device for outputting voltages of a plurality of sub-power supply systems converted from the voltage from a single main power supply. <P>SOLUTION: The power supply device includes: a switching power supply circuit in which a DC voltage VH from a high voltage battery 10 is stepped down, and a voltage VL1 is output to a power supply line SPL1; an EPS 120 and a high voltage system auxiliary machine 130 which are connected to the power supply line SPL1 and driven by receiving the voltage VL1; a step up/down chopper circuit in which the voltage VL1 from the power supply line SPL1 is stepped down to a voltage VL2 and is output to a power supply line SPL2; an auxiliary battery 20 which is connected to the power supply line SPL2 and charged by receiving the voltage VL2; and a low-voltage system auxiliary apparatus 110 which is driven by receiving the voltage VL2. In the step up/down chopper circuit, the VL2 supplied from the auxiliary battery 20 to the power supply line SPL2 is stepped up and supplied to the power supply line SPL1 when a voltage reduction occurs in the voltage VL1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、電気負荷に電力を供給するための電源装置および車両に関し、特に、単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置および車両において、各副電源系に接続される電気負荷に安定して電力を供給するための構成に関する。   The present invention relates to a power supply apparatus and a vehicle for supplying electric power to an electric load, and more particularly to a power supply apparatus and a vehicle that output a plurality of sub power supply systems converted from a single main power supply voltage. The present invention relates to a configuration for stably supplying electric power to a connected electric load.

最近、環境に配慮した自動車として、電動モータの駆動力により走行するハイブリッド自動車(Hybrid Vehicle)および電気自動車(Electric Vehicle)が注目されている。これらの電動車両には、駆動源である電動モータに電力を供給するための電源装置が搭載されている。   Recently, attention has been focused on hybrid vehicles and electric vehicles that are driven by the driving force of an electric motor as environmentally friendly vehicles. These electric vehicles are equipped with a power supply device for supplying electric power to an electric motor as a drive source.

たとえば特開平9−200902号公報(特許文献1)には、駆動用モータに給電するための主電源の他に、定格電圧の異なる電気負荷に給電するため、主電源の電圧を変換した複数の副電源系を有する電気自動車用電源装置が開示されている。これによれば、主電源としては高電圧(約100V〜約300V)のバッテリが用いられており、該複数の副電源系は、主電源の電圧をそれぞれ種々の定格電圧に対応した電圧に変換する電圧コンバータにより構成されている。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-200902 (Patent Document 1), in addition to a main power supply for supplying power to a drive motor, a plurality of power supplies converted to a voltage of the main power supply are supplied to supply electric loads having different rated voltages. An electric vehicle power supply device having a sub power supply system is disclosed. According to this, a high-voltage (about 100 V to about 300 V) battery is used as the main power supply, and the plurality of sub power supply systems convert the voltage of the main power supply into voltages corresponding to various rated voltages, respectively. It is comprised by the voltage converter which carries out.

また、特開平7−250470号公報(特許文献2)には、単一の一次側入力電圧に対して複数の二次側出力電圧を出力する電源回路が開示される。これによれば、電源回路は、交流または直流の電源を入力する一次側入力と、所定電圧を出力する複数の二次側出力とからなるAC−DCまたはDC−DCコンバータからなる。   Japanese Patent Laid-Open No. 7-250470 (Patent Document 2) discloses a power supply circuit that outputs a plurality of secondary side output voltages with respect to a single primary side input voltage. According to this, the power supply circuit includes an AC-DC or DC-DC converter including a primary side input for inputting an AC or DC power source and a plurality of secondary side outputs for outputting a predetermined voltage.

以上のような単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置においては、各副電源系に接続される電気負荷を安定して動作させるため、複数の副電源系の出力の高安定性が望まれている。たとえば特開平4−255466号公報(特許文献3)によれば、1次側の直流電源からトランスを介してスナバ回路を含む2次側のメイン出力回路と、チョッパー回路を含むサブ出力回路とに出力するように構成された複数出力のスイッチング電源において、2次側のメイン出力回路の出力を検知してこれを1次側のスイッチングトランジスタの制御回路にフィードバックさせることによりメイン出力回路の出力を安定させるのとは別個に、サブ出力回路がチョッパー回路を用いたチョッパー方式により安定な電圧を出力するように制御されている。
特開平9−200902号公報 特開平7−250470号公報 特開平4−255466号公報
In the power supply apparatus that outputs a plurality of sub power supply systems obtained by converting the voltage of a single main power supply as described above, a plurality of sub power supply systems are operated in order to stably operate an electric load connected to each sub power supply system. High output stability is desired. For example, according to Japanese Patent Laid-Open No. 4-255466 (Patent Document 3), a secondary main output circuit including a snubber circuit from a primary DC power supply via a transformer and a sub output circuit including a chopper circuit are provided. In a multi-output switching power supply configured to output, the output of the main output circuit on the secondary side is detected and fed back to the control circuit of the switching transistor on the primary side to stabilize the output of the main output circuit Separately from this, the sub-output circuit is controlled to output a stable voltage by a chopper method using a chopper circuit.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-200902 JP-A-7-250470 JP-A-4-255466

しかしながら、上述した特許文献1−3に記載の電源装置においては、複数の副電源系は、起動および遮断等のタイミングは連動しているものの、その他の面では互いに関係を持つことなく動作している。そのため、一部の副電源系においては、接続される電気負荷の消費電力の急激な増加に起因して、出力電圧が低下するという問題が生じていた。この出力電圧の低下は、特に、灯火電装品や制御装置等と比較して相対的に消費電力が大きい動力系電装品(パワーステアリング等)に接続される副電源系で起こり易いことから、出力電圧の低下によって一部の操作走行性能が損なわれてしまう可能性がある。   However, in the power supply device described in Patent Documents 1-3 described above, the plurality of sub power supply systems operate without being related to each other in other aspects, although timings such as activation and shut-off are interlocked. Yes. For this reason, in some sub power supply systems, there has been a problem that the output voltage decreases due to a rapid increase in power consumption of the connected electrical load. This drop in output voltage is particularly likely to occur in sub-power supply systems connected to power system electrical components (power steering, etc.) that consume relatively much power compared to lighting equipment and control devices. There is a possibility that a part of the operation traveling performance is impaired due to the voltage drop.

また、特開平4−255466号公報(特許文献3)には、スイッチング電源の1次側が整流平滑スイッチング回路を有する構成が開示されているが、上記スイッチング回路内のスイッチングトランジスタが故障した場合には、1次側の直流電源からの給電が遮断されるために、各副電源系に接続される電気負荷の動作が停止されてしまう問題がある。このような場合、車両の走行性能に関与する一部の電気負荷の動作を最低限保証することにより、車両を安全な場所に退避させるためのフェイルセーフ走行を確保する必要がある。   Japanese Patent Laid-Open No. 4-255466 (Patent Document 3) discloses a configuration in which the primary side of the switching power supply has a rectifying and smoothing switching circuit. However, when a switching transistor in the switching circuit fails, Since the power supply from the primary side DC power supply is cut off, there is a problem that the operation of the electric load connected to each sub power supply system is stopped. In such a case, it is necessary to ensure fail-safe traveling for evacuating the vehicle to a safe place by guaranteeing the operation of a part of the electric load related to the traveling performance of the vehicle.

しかしながら、上記特許文献1−3に記載される電源装置は、これらの課題に対する解決手段については十分な開示がなされていない。   However, the power supply device described in Patent Documents 1-3 has not been sufficiently disclosed as means for solving these problems.

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置および車両において、各副電源系に接続される電気負荷に電力を安定的に供給することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a power supply apparatus and a vehicle for outputting a plurality of sub power supply systems obtained by converting the voltage of a single main power supply. It is to stably supply power to an electric load connected to the power supply system.

この発明のある局面に従えば、電源装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第1の電圧を第1電源線に出力するスイッチング電源回路と、第1電源線に接続され、第1の電圧を受けて駆動する電気負荷と、第1電源線からの第1の電圧を第2の電圧に降圧して第2電源線に出力する降圧機能を有する電圧変換回路と、第2電源線に接続され、第2の電圧を受けて充電される蓄電部とを備える。電圧変換回路は、蓄電部から第2電源線に供給される第2の電圧を昇圧して第1電源線に供給する昇圧機能をさらに有する。   According to an aspect of the present invention, a power supply device includes a switching power supply circuit that steps down a power supply voltage from a power supply and outputs a first voltage to a first power supply line by a switching operation of a switching element, and a first power supply line And a voltage conversion circuit having a step-down function for stepping down the first voltage from the first power supply line to the second voltage and outputting the voltage to the second power supply line And a power storage unit connected to the second power supply line and charged by receiving the second voltage. The voltage conversion circuit further has a boosting function of boosting the second voltage supplied from the power storage unit to the second power supply line and supplying the boosted voltage to the first power supply line.

好ましくは、電圧変換回路は、スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたときには、蓄電部からの第2の電圧を昇圧して第1電源線に供給する。   Preferably, when the step-down function of the switching power supply circuit is impaired, the voltage conversion circuit boosts the second voltage from the power storage unit and supplies the second voltage to the first power supply line.

より好ましくは、電源装置は、第1電源線の電圧が所定の閾値電圧以下となる期間が所定期間以上継続したときに、スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことを検出する電圧低下検出手段と、スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことが検出されたときには、スイッチング動作を停止するとともに、電圧変換回路に昇圧指令を出力する制御手段とをさらに備える。   More preferably, the power supply device detects that the step-down function of the switching power supply circuit is impaired when the period during which the voltage of the first power supply line is equal to or lower than a predetermined threshold voltage continues for a predetermined period or longer. And a control means for stopping the switching operation and outputting a boost command to the voltage conversion circuit when it is detected that the step-down function of the switching power supply circuit is impaired.

好ましくは、電圧変換回路は、第1電源線と第2電源線との間に接続される第1のスイッチング素子と、第2電源線と接地線との間に接続される第2のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、第1および第2のスイッチング素子の接続点と第2電源線との間に接続されるリアクトルとからなる。制御手段は、第1のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第1電源線の電圧が第1の電圧となるデューティー比を設定して第2のスイッチング素子をスイッチング制御する。   Preferably, the voltage conversion circuit includes a first switching element connected between the first power supply line and the second power supply line, and a second switching element connected between the second power supply line and the ground line. And a reactor connected between the connection point of the first and second switching elements and the second power supply line. The control means maintains the first switching element in the OFF state and sets the duty ratio at which the voltage of the first power supply line becomes the first voltage to control the switching of the second switching element.

より好ましくは、チョッパ回路は、第1および第2のスイッチング素子の各々に逆並列に接続されたダイオードをさらに含む。制御手段は、電圧変換回路の昇圧機能が損なわれたときには、電圧変換回路に昇圧機能の停止指令を出力する。   More preferably, the chopper circuit further includes a diode connected in antiparallel to each of the first and second switching elements. When the boosting function of the voltage conversion circuit is impaired, the control means outputs a stop command for the boosting function to the voltage conversion circuit.

この発明の別の局面に従えば、電源装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第1の電圧を第1電源線に出力するスイッチング電源回路と、第1電源線に接続され、第1の電圧を受けて駆動する電気負荷と、第1電源線からの第1の電圧を第2の電圧に降圧して第2電源線に出力する電圧変換回路と、第2電源線に接続され、第2の電圧を受けて充電される蓄電部と、第1電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、第1電源線の電圧低下が検出されたときには、第2電源線に対する出力制限を行なうように電圧変換回路を制御する制御手段とを備える。   According to another aspect of the present invention, a power supply apparatus includes a switching power supply circuit that steps down a power supply voltage from a power supply and outputs a first voltage to a first power supply line by a switching operation of a switching element, and a first power supply. An electric load connected to the line and driven by receiving the first voltage, a voltage conversion circuit for stepping down the first voltage from the first power supply line to the second voltage and outputting it to the second power supply line; When the power storage unit connected to the two power supply lines and charged by receiving the second voltage, the voltage drop detecting means for detecting the voltage drop of the first power supply line, and the voltage drop of the first power supply line are detected, And a control means for controlling the voltage conversion circuit so as to limit the output to the second power supply line.

好ましくは、電圧変換回路は、第1電源線と第2電源線との間に接続される第1のスイッチング素子と、第2電源線と接地線との間に接続される第2のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、第1および第2のスイッチング素子の接続点と第2電源線との間に接続されるリアクトルとからなる。制御手段は、第1電源線の電圧低下が検出されたときには、第2のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第2電源線の電圧が第2の電圧を下回るデューティー比を設定して第1のスイッチング素子をスイッチング制御する。   Preferably, the voltage conversion circuit includes a first switching element connected between the first power supply line and the second power supply line, and a second switching element connected between the second power supply line and the ground line. And a reactor connected between the connection point of the first and second switching elements and the second power supply line. When the voltage drop of the first power supply line is detected, the control means maintains the second switching element in the OFF state and sets a duty ratio at which the voltage of the second power supply line is lower than the second voltage. Switching control of one switching element is performed.

この発明の別の局面に従えば、電源装置は、スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第1の電圧を第1電源線に出力するスイッチング電源回路と、第1電源線に接続され、第1の電圧を受けて駆動する電気負荷と、第1電源線からの第1の電圧を第2の電圧に降圧して第2電源線に出力する電圧変換回路と、第2電源線に接続され、第2の電圧を受けて充電される蓄電部と、第1電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、第1電源線の電圧低下が検出されたときには、第2電源線に対する出力制限を行なうように電圧変換回路に降圧指令を出力する降圧制御手段と、出力制限の実行中に第1電源線の電圧低下が検出されたときには、電圧変換回路に昇圧指令を出力する昇圧制御手段とを備える。   According to another aspect of the present invention, a power supply apparatus includes a switching power supply circuit that steps down a power supply voltage from a power supply and outputs a first voltage to a first power supply line by a switching operation of a switching element, and a first power supply. An electric load connected to the line and driven by receiving the first voltage, a voltage conversion circuit for stepping down the first voltage from the first power supply line to the second voltage and outputting it to the second power supply line; When the power storage unit connected to the two power supply lines and charged by receiving the second voltage, the voltage drop detecting means for detecting the voltage drop of the first power supply line, and the voltage drop of the first power supply line are detected, Step-down control means for outputting a step-down command to the voltage conversion circuit so as to limit the output to the second power line, and a voltage step-up command to the voltage conversion circuit when a voltage drop of the first power line is detected during the output restriction. And a boost control means for outputting.

好ましくは、電圧変換回路は、第1電源線と第2電源線との間に接続される第1のスイッチング素子と、第2電源線と接地線との間に接続される第2のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、第1および第2のスイッチング素子の接続点と第2電源線との間に接続されるリアクトルとからなる。降圧制御手段は、第1電源線の電圧低下が検出されたときには、第2のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第2電源線の電圧が第2の電圧を下回るデューティー比を設定して第1のスイッチング素子をスイッチング制御する。昇圧制御手段は、第1電源線の電圧低下が検出されたときには、第1のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、第1電源線の電圧が第1の電圧となるデューティー比を設定して第2のスイッチング素子をスイッチング制御する。   Preferably, the voltage conversion circuit includes a first switching element connected between the first power supply line and the second power supply line, and a second switching element connected between the second power supply line and the ground line. And a reactor connected between the connection point of the first and second switching elements and the second power supply line. The step-down control means maintains the second switching element in the OFF state when a voltage drop of the first power supply line is detected, and sets a duty ratio at which the voltage of the second power supply line is lower than the second voltage. The first switching element is subjected to switching control. When the voltage drop of the first power supply line is detected, the boost control means maintains the first switching element in the off state and sets a duty ratio at which the voltage of the first power supply line becomes the first voltage. Switching control of the second switching element is performed.

好ましくは、電源装置は、スイッチング動作におけるデューティー比を固定してスイッチング素子をスイッチング制御する制御手段をさらに備える。   Preferably, the power supply device further includes control means for controlling the switching of the switching element while fixing the duty ratio in the switching operation.

この発明の別の局面に従えば、車両は、上記のいずれか1つに記載の電源装置を搭載する。   If another situation of this invention is followed, a vehicle carries the power supply device as described in any one of said.

好ましくは、車両は、電源から電力を受けて車輪を駆動する回転電機を含む。電気負荷は、車両の運転走行制御装置を含む。   Preferably, the vehicle includes a rotating electrical machine that receives electric power from a power source and drives the wheels. The electric load includes a vehicle driving control device.

この発明によれば、単一の主電源の電圧を変換した複数の副電源系を出力する電源装置において、各副電源系に接続される電気負荷に電力を安定的に供給することができる。   According to the present invention, in a power supply device that outputs a plurality of sub power supply systems obtained by converting the voltage of a single main power supply, it is possible to stably supply power to an electric load connected to each sub power supply system.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に係る電源装置を搭載した電動車両の概略構成図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with a power supply device according to Embodiment 1 of the present invention.

図1を参照して、この発明の実施の形態1に従う車両は、代表的にハイブリッド車両であり、内燃機関(図示せず)とモータM1とを搭載し、それぞれからの駆動力を最適な比率に制御して走行する。さらに、車両は、このモータM1に電力を供給するための高電圧バッテリ10を搭載する。高電圧バッテリ10は、車両駆動用のモータM1のメインバッテリであり、たとえばニッケル水素やリチウムイオンバッテリからなる。なお、高電圧バッテリ10を、このような二次電池ではなく、電気二重層コンデンサ等の蓄電用の大容量キャパシタで構成してもよい。   Referring to FIG. 1, the vehicle according to the first embodiment of the present invention is typically a hybrid vehicle, which is equipped with an internal combustion engine (not shown) and motor M1, and has an optimum ratio of driving force from each. Drive under control. Further, the vehicle is equipped with a high voltage battery 10 for supplying electric power to the motor M1. The high voltage battery 10 is a main battery of the motor M1 for driving the vehicle, and is made of, for example, a nickel metal hydride or lithium ion battery. Note that the high-voltage battery 10 may be configured with a large-capacity capacitor for power storage such as an electric double layer capacitor instead of such a secondary battery.

昇圧コンバータ12は、電源ラインPL1と接地ラインSL1との間の電圧VHを昇圧して電源ラインPL2および接地ラインSLの間に出力する。インバータ14は、電源ラインPL2および接地ラインSL1の間の直流電圧を電源電圧として受け、三相交流電流を作り出すようにスイッチング制御される。そして、インバータ14によってモータM1は駆動され、モータM1によって図示しないディファレンシャルギヤや車輪が回転される。   Boost converter 12 boosts voltage VH between power supply line PL1 and ground line SL1, and outputs the boosted voltage between power supply line PL2 and ground line SL. Inverter 14 receives a DC voltage between power supply line PL2 and ground line SL1 as a power supply voltage, and is subjected to switching control so as to generate a three-phase AC current. Then, the motor M1 is driven by the inverter 14, and a differential gear and wheels (not shown) are rotated by the motor M1.

(補機負荷)
車両は、補機バッテリ20と、複数の補機負荷110,120、30と、電源ラインPL1および接地ラインSL1に接続されたDC/DCコンバータ100とをさらに備える。
(Auxiliary load)
The vehicle further includes an auxiliary battery 20, a plurality of auxiliary loads 110, 120, and 30 and a DC / DC converter 100 connected to power supply line PL1 and ground line SL1.

DC/DCコンバータ100は、後述する方法によって電源ラインPL1および接地ラインSL1の間の電圧VHを互いに異なる複数の電圧VL1,VL2に降圧して、複数の補機負荷および補機バッテリ20にそれぞれ供給する。   DC / DC converter 100 steps down voltage VH between power supply line PL1 and ground line SL1 to a plurality of different voltages VL1 and VL2 and supplies them to a plurality of auxiliary loads and auxiliary battery 20 respectively. To do.

具体的には、DC/DCコンバータ100は、電圧VHを電圧VL1に降圧して電源ラインSPL1に供給する。電源ラインSPL1には電動パワーステアリング装置(EPS)120および高圧系補機130が接続されており、これらの補機負荷が電圧VL1の供給を受けて作動する。なお、高圧系補機130は、補機バッテリ20の出力電圧(たとえば、14V)に比較して高電圧(たとえば、48V)で作動する補機負荷の総称であり、一例として、サスペンション装置、スタビライザ装置、ブレーキ制御装置等の運転走行制御装置など消費電力の大きい制御システムなどを含む。   Specifically, the DC / DC converter 100 steps down the voltage VH to the voltage VL1 and supplies it to the power supply line SPL1. An electric power steering device (EPS) 120 and a high-voltage auxiliary machine 130 are connected to the power supply line SPL1, and these auxiliary machines load is supplied with the voltage VL1 to operate. The high-voltage auxiliary machine 130 is a general term for auxiliary loads that operate at a higher voltage (for example, 48V) than the output voltage (for example, 14V) of the auxiliary battery 20, and as an example, a suspension device, a stabilizer. And control systems with high power consumption such as driving control devices such as devices and brake control devices.

さらに、DC/DCコンバータ100は、電圧VHを電圧VL1よりも低い電圧VL2に降圧して電源ラインSPL2に供給する。電源ラインSPL2には補機バッテリ20および低圧系補機110が接続されている。   Furthermore, the DC / DC converter 100 steps down the voltage VH to a voltage VL2 lower than the voltage VL1 and supplies it to the power supply line SPL2. An auxiliary battery 20 and a low-voltage auxiliary machine 110 are connected to the power line SPL2.

補機バッテリ20は、本願発明における「蓄電部」を構成し、一例として鉛蓄電池などからなる。補機バッテリ20は、電源ラインSPL2からの直流電力で充電される一方、低圧系補機110へその蓄えた電力を供給する。すなわち、補機バッテリ20は、DC/DCコンバータ100の出力電力と、低圧系補機110の需要電力とのアンバランスを補うための電力バッファとしても機能する。   The auxiliary battery 20 constitutes the “power storage unit” in the present invention, and is composed of, for example, a lead storage battery. Auxiliary battery 20 is charged with DC power from power supply line SPL <b> 2 and supplies the stored power to low-voltage auxiliary machine 110. That is, the auxiliary battery 20 also functions as a power buffer for compensating for an imbalance between the output power of the DC / DC converter 100 and the demand power of the low-voltage auxiliary device 110.

低圧系補機110は、補機バッテリ20の出力電圧と同電圧で作動する補機負荷の総称であり、一例として、カーナビゲーションシステム、カーオーディオ、車内灯などを含む。このような低圧系補機110は、車両搭乗者に対して快適な室内環境を提供するための補機負荷である。   The low-voltage auxiliary machine 110 is a general term for auxiliary loads that operate at the same voltage as the output voltage of the auxiliary battery 20, and includes, for example, a car navigation system, a car audio, an interior lamp, and the like. Such a low-pressure auxiliary machine 110 is an auxiliary machine load for providing a comfortable indoor environment to a vehicle occupant.

制御装置50は、昇圧コンバータ12の昇圧制御およびインバータ14のスイッチング制御を行なうとともに、DC/DCコンバータ100の降圧制御を行なう。なお、制御装置50は、エンジン制御用ECU、ハイブリッド制御用ECU、インバータ14および昇圧コンバータ12のIPM(インテリジェントパワーモジュール)中の制御部、バッテリ制御用ECUなどの複数のECUが制御情報を相互に通信することによって実現されるものでも良い。   Control device 50 performs step-up control of step-up converter 12 and switching control of inverter 14 and step-down control of DC / DC converter 100. The control device 50 includes a plurality of ECUs such as an engine control ECU, a hybrid control ECU, a control unit in an IPM (intelligent power module) of the inverter 14 and the boost converter 12, and a battery control ECU. It may be realized by communication.

(DC/DCコンバータの構成)
図2は、図1のDC/DCコンバータ100の構成を示した回路図である。
(Configuration of DC / DC converter)
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the DC / DC converter 100 of FIG.

図2を参照して、DC/DCコンバータ100は、スイッチング電源回路30と、昇降圧チョッパ回路40とを備える。   Referring to FIG. 2, DC / DC converter 100 includes a switching power supply circuit 30 and a step-up / down chopper circuit 40.

スイッチング電源回路30は、高電圧バッテリ10から電力を受けて交流電流を発生するブリッジ回路と、1次側がブリッジ回路から電力を受けるトランスTrと、トランスTrの2次側に生じる交流電流を整流する整流回路とを含む。   The switching power supply circuit 30 rectifies the AC current generated on the secondary side of the transformer Tr, the bridge circuit that receives the power from the high-voltage battery 10 and generates AC current, the primary side that receives power from the bridge circuit, and the like. A rectifier circuit.

ブリッジ回路は、高電圧バッテリ10にコレクタが接続されたトランジスタQ1と、トランジスタQ1のエミッタにコレクタが接続され、接地ラインSL1にエミッタが接続されたトランジスタQ2と、高電圧バッテリ10にコレクタが接続されたトランジスタQ3と、トランジスタQ3のエミッタにコレクタが接続され、接地ラインSL1にエミッタが接続されたトランジスタQ4とを含む。本願発明での「スイッチング素子」を構成するトランジスタQ1〜Q4の各ベースは、図1の制御装置50によって降圧動作を指示する制御信号CNTが与えられるとスイッチング制御される。   The bridge circuit includes a transistor Q1 having a collector connected to the high voltage battery 10, a transistor Q2 having a collector connected to the emitter of the transistor Q1, a transistor Q2 having an emitter connected to the ground line SL1, and a collector connected to the high voltage battery 10. Transistor Q3, and a transistor Q4 having a collector connected to the emitter of transistor Q3 and an emitter connected to ground line SL1. Each base of the transistors Q1 to Q4 constituting the “switching element” in the present invention is subjected to switching control when a control signal CNT instructing step-down operation is given by the control device 50 of FIG.

トランスTrは、一方端がトランジスタQ1のエミッタに接続され他方端がトランジスタQ3のエミッタに接続される1次側コイルL2と、直列接続された2次側コイルL3,L4と、1次側コイルL2と2次側コイルL3,L4とを電磁的に結合する鉄心とを含む。   The transformer Tr has a primary coil L2 having one end connected to the emitter of the transistor Q1 and the other end connected to the emitter of the transistor Q3, secondary coils L3 and L4 connected in series, and a primary coil L2. And an iron core that electromagnetically couples the secondary coils L3 and L4.

整流回路は、ダイオードD5,D6と、コイルL5と、平滑コンデンサC2とを含む。ダイオードD5,D6の各カソードは共にコイルL5の一方端と接続される。ダイオードD5のアノードは、2次側コイルL3の一方端に接続される。ダイオードD6のアノードは、2次側コイルL4の一方端に接続される。2次側コイルL3の他方端と2次側コイルL4の他方端は共に接地ラインSL2に接続される。コイルL5の他方端は電源ラインSPL1に接続される。平滑コンデンサC2は電源ラインSPL1と接地ラインSL2との間に接続される。   The rectifier circuit includes diodes D5 and D6, a coil L5, and a smoothing capacitor C2. The cathodes of the diodes D5 and D6 are both connected to one end of the coil L5. The anode of the diode D5 is connected to one end of the secondary coil L3. The anode of the diode D6 is connected to one end of the secondary coil L4. Both the other end of secondary coil L3 and the other end of secondary coil L4 are connected to ground line SL2. The other end of coil L5 is connected to power supply line SPL1. Smoothing capacitor C2 is connected between power supply line SPL1 and ground line SL2.

スイッチング電源回路30は、トランスTrの1次側コイルL2に接続されたトランジスタQ1〜Q4のスイッチング動作により高電圧バッテリ10からの直流入力電圧VHをスイッチングし、スイッチング出力をトランスTrの2次側コイルL3,L4に取り出す。このようなトランジスタのスイッチング動作に伴ない、2次側コイルに現れる電圧は、整流回路によって整流された後、平滑コンデンサC2によって直流電圧VL1に変換されて電源ラインSPL1に出力される。   The switching power supply circuit 30 switches the DC input voltage VH from the high-voltage battery 10 by the switching operation of the transistors Q1 to Q4 connected to the primary coil L2 of the transformer Tr, and outputs the switching output to the secondary coil of the transformer Tr. Take out to L3 and L4. The voltage appearing in the secondary coil accompanying the switching operation of the transistor is rectified by the rectifier circuit, converted to the DC voltage VL1 by the smoothing capacitor C2, and output to the power supply line SPL1.

昇降圧チョッパ回路40は、スイッチング素子であるトランジスタQ7,Q8と、ダイオードD7,D8と、コイルL7,L8と、平滑コンデンサC3,C4とを含む。   The step-up / step-down chopper circuit 40 includes transistors Q7 and Q8 which are switching elements, diodes D7 and D8, coils L7 and L8, and smoothing capacitors C3 and C4.

トランジスタQ7,Q8は、電源ラインSPL1と接地ラインSL2との間に直列に接続される。そして、トランジスタQ7のコレクタは電源ラインSPL1に接続され、トランジスタQ8のエミッタが接地ラインSL2に接続される。また、各トランジスタQ7,Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD7,D8がそれぞれ接続される。   Transistors Q7 and Q8 are connected in series between power supply line SPL1 and ground line SL2. The collector of transistor Q7 is connected to power supply line SPL1, and the emitter of transistor Q8 is connected to ground line SL2. Further, diodes D7 and D8 for passing a current from the emitter side to the collector side are connected between the collector and emitter of the transistors Q7 and Q8, respectively.

コイルL7の一方端はトランジスタQ7のコレクタに接続され、他方端は電源ラインSPL1に接続される。コイルL8の一方端はトランジスタQ7とトランジスタQ8との中間点、すなわち、トランジスタQ7のエミッタとトランジスタQ8のコレクタとに接続され、他方端は電源ラインSPL2に接続される。トランジスタQ7,Q8の各ベースは、図1の制御装置50によって昇圧動作または降圧動作を指示する制御信号DRVが与えられるとスイッチング制御される。   One end of coil L7 is connected to the collector of transistor Q7, and the other end is connected to power supply line SPL1. One end of coil L8 is connected to an intermediate point between transistors Q7 and Q8, that is, the emitter of transistor Q7 and the collector of transistor Q8, and the other end is connected to power supply line SPL2. The bases of the transistors Q7 and Q8 are subjected to switching control when a control signal DRV instructing a step-up operation or a step-down operation is given by the control device 50 of FIG.

平滑コンデンサC3は、電源ラインSPL1と接地ラインSL2との間に接続される。平滑コンデンサC4は、電源ラインSPL2と接地ラインSL2との間に接続される。   Smoothing capacitor C3 is connected between power supply line SPL1 and ground line SL2. Smoothing capacitor C4 is connected between power supply line SPL2 and ground line SL2.

昇降圧チョッパ回路40は、制御装置50からの制御信号DRVに応じて、スイッチング電源回路30から出力された直流電圧VL1を電圧VL2に降圧して電源ラインSPL2に供給する。   The step-up / step-down chopper circuit 40 steps down the DC voltage VL1 output from the switching power supply circuit 30 to the voltage VL2 in accordance with the control signal DRV from the control device 50, and supplies the voltage VL2 to the power supply line SPL2.

より具体的には、昇降圧チョッパ回路40は、降圧動作時において、制御装置50からの制御信号DRVに基づいて、トランジスタQ7を所定のデューティー比でオン/オフさせ、かつ、トランジスタQ8をオフ状態に維持させる。トランジスタQ7のオン期間においては、電源ラインSPL1からトランジスタQ7、コイルL8および電源ラインSPL2の順に介して充電電流が補機バッテリ20へ流れる。続いて、トランジスタQ7がオン状態からオフ状態に遷移すると、コイルL8の電流変化を妨げるように磁束が発生するので、充電電流は、ダイオードD8、コイルL8および電源ラインSPL2を順に介して流れ続ける。一方で、電気エネルギー的に見ると、電源ラインSPL1および接地ラインSL2を介して直流電力が供給されるのはトランジスタQ7のオン期間だけであるので、充電電流が一定に保たれるとすると、昇降圧チョッパ回路40から補機バッテリ20へ供給される直流電力の平均電圧は、電源ラインSPL1および接地ラインSL2間の直流電圧VL2にデューティー比を乗じた値となる。   More specifically, the step-up / step-down chopper circuit 40 turns on / off the transistor Q7 at a predetermined duty ratio and turns off the transistor Q8 based on the control signal DRV from the control device 50 during the step-down operation. To maintain. In the ON period of transistor Q7, a charging current flows from auxiliary power supply line SPL1 to auxiliary battery 20 through transistor Q7, coil L8, and electric power supply line SPL2. Subsequently, when the transistor Q7 transitions from the on state to the off state, a magnetic flux is generated so as to prevent a current change in the coil L8, so that the charging current continues to flow through the diode D8, the coil L8, and the power supply line SPL2 in order. On the other hand, in terms of electrical energy, DC power is supplied only through the power supply line SPL1 and the ground line SL2 only during the ON period of the transistor Q7. The average voltage of the DC power supplied from the pressure chopper circuit 40 to the auxiliary battery 20 is a value obtained by multiplying the DC voltage VL2 between the power supply line SPL1 and the ground line SL2 by the duty ratio.

平滑コンデンサC4は、電源ラインSPL2に出力された直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧VL2を補機バッテリ20および低圧系補機110(図1)へ供給する。   Smoothing capacitor C4 smoothes the DC voltage output to power supply line SPL2, and supplies the smoothed DC voltage VL2 to auxiliary battery 20 and low-voltage auxiliary 110 (FIG. 1).

また、昇降圧チョッパ回路40は、前段のスイッチング電源回路30の降圧機能が損なわれた場合には、制御装置50からの制御信号DRVに応じて、補機バッテリ20から供給された直流電圧VL2をコイルL8を用いて電圧VL1に昇圧して電源ラインSPL1に供給する。   Further, the step-up / step-down chopper circuit 40 receives the DC voltage VL2 supplied from the auxiliary battery 20 in accordance with the control signal DRV from the control device 50 when the step-down function of the preceding switching power supply circuit 30 is impaired. The voltage is increased to the voltage VL1 using the coil L8 and supplied to the power supply line SPL1.

より具体的には、昇降圧チョッパ回路40は、昇圧動作時において、制御装置50からの制御信号DRVに基づいて、トランジスタQ7をオフ状態に維持し、トランジスタQ8を所定のデューティー比でオン/オフさせる。トランジスタQ8のオン期間においては、補機バッテリ20から電源ラインSPL2、コイルL8およびダイオードD7を順に介して、放電電流が電源ラインSPL1に流れる。同時に、補機バッテリ20から電源ラインSPL2、コイルL8、トランジスタQ8および接地ラインSL2を順に介して、ポンプ電流が流れる。コイルL8は、このポンプ電流により電磁エネルギーを蓄積する。続いて、トランジスタQ8がオン状態からオフ状態に遷移すると、コイルL8は蓄積した電磁エネルギーを放電電流に重畳する。その結果、昇降圧チョッパ回路40から電源ラインSPL1および接地ラインSL2に供給される直流電力の平均電圧は、デューティー比に応じてコイルL8に蓄積される電磁エネルギーに相当する電圧だけ昇圧される。   More specifically, the step-up / step-down chopper circuit 40 maintains the transistor Q7 in the off state and turns on / off the transistor Q8 at a predetermined duty ratio based on the control signal DRV from the control device 50 during the boosting operation. Let In the on period of transistor Q8, discharge current flows from power supply battery 20 to power supply line SPL1 through power supply line SPL2, coil L8, and diode D7 in this order. At the same time, pump current flows from auxiliary battery 20 through power supply line SPL2, coil L8, transistor Q8, and ground line SL2 in this order. The coil L8 accumulates electromagnetic energy by this pump current. Subsequently, when the transistor Q8 transitions from the on state to the off state, the coil L8 superimposes the accumulated electromagnetic energy on the discharge current. As a result, the average voltage of the DC power supplied from the step-up / step-down chopper circuit 40 to the power supply line SPL1 and the ground line SL2 is boosted by a voltage corresponding to the electromagnetic energy accumulated in the coil L8 according to the duty ratio.

このように本実施の形態に係る昇降圧チョッパ回路40は、スイッチング電源回路30から受けた直流電力を降圧する降圧機能に加えて、補機バッテリ20からの直流電力を昇圧する昇圧機能をも有するものである。すなわち昇降圧機能を有する点において、主電源からの直流電圧を降圧するに留まる従来の電源装置における副電源系とは相違する。この結果、以下に述べるように、本実施の形態に従うDC/DCコンバータ100によれば、出力の高安定性が確保されるため、各補機負荷に対して安定して電力供給を行なうことが可能となる。   As described above, the step-up / step-down chopper circuit 40 according to the present embodiment has a step-up function for stepping up DC power from the auxiliary battery 20 in addition to a step-down function for stepping down DC power received from the switching power supply circuit 30. Is. That is, it has a step-up / step-down function, which is different from the sub power supply system in the conventional power supply apparatus that only reduces the DC voltage from the main power supply. As a result, as described below, according to DC / DC converter 100 according to the present embodiment, high output stability is ensured, so that power can be stably supplied to each auxiliary load. It becomes possible.

図3は、図2のDC/DCコンバータ100で実行される電圧変換動作について説明するための図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining a voltage conversion operation executed by the DC / DC converter 100 of FIG.

図3を参照して、スイッチング電源回路30に短絡故障などが生じていない通常時においては、高電圧バッテリ10から供給された直流電力は、図中のラインLN1に示すように、スイッチング電源回路30において電圧VL1に降圧されて電源ラインSPL1に供給される。そして、降圧後の直流電力は、図中のラインLN2に示すように昇降圧チョッパ回路40において、さらに電圧VL2に降圧されて電源ラインSPL2および補機バッテリ20に供給される。   Referring to FIG. 3, in a normal time when a short circuit failure or the like does not occur in switching power supply circuit 30, the DC power supplied from high-voltage battery 10 is supplied from switching power supply circuit 30 as shown by line LN1 in the figure. Is stepped down to the voltage VL1 and supplied to the power supply line SPL1. Then, the DC power after step-down is further stepped down to voltage VL2 and supplied to power supply line SPL2 and auxiliary battery 20 in step-up / step-down chopper circuit 40 as shown by line LN2 in the drawing.

このようにDC/DCコンバータ100に2段階の降圧機能を持たせた構成とすることによって、電源ラインPL1および接地ラインSL1に対して並列接続される2個のDC/DCコンバータを一体化することができる。その結果、電源装置を小型化できる。   As described above, the DC / DC converter 100 is configured to have a two-step voltage step-down function so that two DC / DC converters connected in parallel to the power supply line PL1 and the ground line SL1 are integrated. Can do. As a result, the power supply device can be reduced in size.

また、高圧系補機および低圧系補機が別個の電源ラインSPL1,SPL2に接続されることから、電源ラインSPL1と比較して電流量が相対的に少ない電源ラインSPL2を細線化できるため、装置コストを下げることができる。   In addition, since the high-voltage auxiliary machine and the low-voltage auxiliary machine are connected to the separate power supply lines SPL1 and SPL2, the power supply line SPL2 having a relatively small amount of current compared to the power supply line SPL1 can be thinned. Cost can be reduced.

その一方で、トランジスタQ1〜Q4の短絡故障などによってスイッチング電源回路30の降圧機能が損なわれてしまった場合には、電源ラインSPL1に対する電力供給が遮断されることから、EPS120および高圧系補機130が正常に作動できず、車両の走行性能に支障が生じるおそれがある。   On the other hand, when the step-down function of the switching power supply circuit 30 is impaired due to a short circuit failure of the transistors Q1 to Q4, the power supply to the power supply line SPL1 is cut off, so the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 May not operate normally, and may hinder the running performance of the vehicle.

そこで、本実施の形態においては、スイッチング電源回路30の降圧機能が損なわれたと判断された場合には、図中のラインLN3で示すように、昇降圧チョッパ回路40が昇圧動作を行なうことにより補機バッテリ20からの直流電力を昇圧して電源ラインSPL1に供給する構成とする。これによれば、スイッチング電源回路30の異常検出後においても、電源ラインSPL1の電圧VL1が低下するのを抑制してEPS120および高圧系補機130に対して安定して電力供給を行なうことができる。その結果、EPS120および高圧系補機130の安定動作が保証されるため、車両の走行性能を向上することができる。   Therefore, in the present embodiment, when it is determined that the step-down function of the switching power supply circuit 30 has been impaired, the step-up / step-down chopper circuit 40 performs a boost operation as shown by the line LN3 in the drawing. The DC power from the machine battery 20 is boosted and supplied to the power line SPL1. According to this, even after the abnormality of the switching power supply circuit 30 is detected, it is possible to stably supply power to the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 by suppressing the voltage VL1 of the power supply line SPL1 from decreasing. . As a result, stable operation of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 is guaranteed, so that the running performance of the vehicle can be improved.

なお、本明細書においては、スイッチング電源回路30から電源ラインSPL1に電力を供給するように電圧変換動作を行なう制御モードを「通常モード」と称する。これに対して、スイッチング電源回路30のスイッチング動作を停止するとともに、スイッチング電源回路30に代えて補機バッテリ20から電源ラインSPL1に電力を供給するように電圧変換動作を行なう制御モードを「バックアップモード」とも称する。   In the present specification, a control mode in which a voltage conversion operation is performed so that electric power is supplied from the switching power supply circuit 30 to the power supply line SPL1 is referred to as a “normal mode”. On the other hand, a control mode in which the switching operation of the switching power supply circuit 30 is stopped and the voltage conversion operation is performed to supply power from the auxiliary battery 20 to the power supply line SPL1 instead of the switching power supply circuit 30 is referred to as “backup mode” Is also referred to.

さらに、バックアップモードの実行中において、トランジスタQ7またはQ8の短絡故障などによって昇降圧チョッパ回路40の昇圧機能が損なわれた場合には、図中のラインLN4に示すように、補機バッテリ20からの直流電力を、トランジスタQ7に逆並列接続されたダイオードD7を介して電源ラインSPL1に供給する。これによれば、EPS120および高圧系補機130への供給電力が低下するものの、異常検出時に直ちにこれらの補機負荷への電力供給が遮断されるのを回避することができる。その結果、異常検出に応じて実行される車両の退避走行における走行性能を向上できることから、異常検出時の車両の安全を保証するフェイルセーフ機能が確保される。なお、本明細書では、補機バッテリ20から直接的に電源ラインSPL1に電力を供給するように電圧変換動作を停止する制御モードを、「フェイルセーフモード」とも称する。   Further, when the boosting function of the step-up / step-down chopper circuit 40 is impaired due to a short circuit failure of the transistor Q7 or Q8 during the execution of the backup mode, as shown by the line LN4 in the figure, the auxiliary battery 20 DC power is supplied to the power supply line SPL1 via the diode D7 connected in antiparallel to the transistor Q7. According to this, although the power supplied to the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 is reduced, it is possible to avoid that the power supply to these auxiliary machine loads is immediately interrupted when an abnormality is detected. As a result, it is possible to improve the traveling performance in the vehicle retreating that is executed in accordance with the abnormality detection, and therefore, a fail-safe function for ensuring the safety of the vehicle when the abnormality is detected is ensured. In the present specification, the control mode in which the voltage conversion operation is stopped so that power is directly supplied from the auxiliary battery 20 to the power supply line SPL1 is also referred to as “fail-safe mode”.

なお、上記バックアップモードおよびフェイルセーフモードの実行中においては、補機バッテリ20に蓄えられた電力がEPS120、高圧系補機130および低圧系補機110に供給されるため、補機バッテリ20からの供給電圧が低下することにより、制御装置50を含むECU(Electronic Control Unit)が動作不能となる問題が起こり得る。   During the execution of the backup mode and the fail safe mode, the electric power stored in the auxiliary battery 20 is supplied to the EPS 120, the high-voltage auxiliary machine 130, and the low-voltage auxiliary machine 110. When the voltage decreases, there may occur a problem that an ECU (Electronic Control Unit) including the control device 50 becomes inoperable.

そのため、バックアップモードの実行中においては、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ7のデューティー比(すなわち、昇圧比)が所定の閾値以下となったことに基づいてEPS120および高圧系補機130の消費電力が低減したと判断し、バックアップモードを終了して通常モードに復帰する構成とする。   Therefore, during the backup mode, the power consumption of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary device 130 is reduced based on the fact that the duty ratio (that is, the boost ratio) of the transistor Q7 of the step-up / step-down chopper circuit 40 is equal to or less than a predetermined threshold. It is determined that the battery has been reduced, and the backup mode is terminated and the normal mode is restored.

また、フェイルセーフモードについては、補機バッテリ20の電源電圧がECUの正常動作が保証される動作電圧の限界値(以下、動作電圧下限値とも称する)を下回らないように、予め設定された一定期間に制限して実行する構成とする。   In the fail-safe mode, a preset period of time is set so that the power supply voltage of the auxiliary battery 20 does not fall below the limit value of the operating voltage at which normal operation of the ECU is guaranteed (hereinafter also referred to as the operating voltage lower limit value). It is set as the structure which performs restricting to.

(DC/DCコンバータの制御構造)
次に、図4を参照して、本実施の形態に従うDC/DCコンバータ100における電圧変換動作を実現するための制御構造について説明する。
(Control structure of DC / DC converter)
Next, referring to FIG. 4, a control structure for realizing a voltage conversion operation in DC / DC converter 100 according to the present embodiment will be described.

図4は、この発明の実施の形態1に従う制御装置50における制御構造を示すブロック図である。図4に示す各機能ブロックは、代表的に制御装置50が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。   FIG. 4 is a block diagram showing a control structure in control device 50 according to the first embodiment of the present invention. Each function block shown in FIG. 4 is typically realized by the control device 50 executing a program stored in advance, but part or all of the function may be implemented as dedicated hardware.

図4を参照して、制御装置50は、スイッチング制御回路502と、出力ドライブ制御回路504と、電圧低下検出回路506と、バックアップモード判定回路508と、電圧センサ42とを含む。   Referring to FIG. 4, control device 50 includes a switching control circuit 502, an output drive control circuit 504, a voltage drop detection circuit 506, a backup mode determination circuit 508, and a voltage sensor 42.

電圧センサ42は、電源ラインSPL1および接地ラインSL2の間に配され、電源ラインSPL1の電圧VL1を検出して電圧低下検出回路506へ出力する。   Voltage sensor 42 is arranged between power supply line SPL1 and ground line SL2, and detects voltage VL1 of power supply line SPL1 and outputs it to voltage drop detection circuit 506.

電圧低下検出回路506は、電圧センサ42から電圧VL1を受けると、電圧VL1の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路506は、電圧VL1が予め設定された所定の閾値電圧Vth(たとえば、20V)以下であるか否かを判定する。このとき電圧VL1が閾値電圧Vth以下である場合には、図示しないタイマを用いて電圧VL1が閾値電圧Vth以下となる時間を計時する。そして、電圧VL1が閾値電圧Vth以下となる期間が、予め設定された所定時間Tth以上継続した場合には、電圧低下検出回路506は、電圧VL1が電圧低下したことを検出してH(論理ハイ)レベルの検出信号DETを生成し、その生成した検出信号DETをバックアップモード判定回路508へ出力する。一方、電圧VL1が閾値電圧Vth以下となる時間が所定期間Tthよりも短い場合には、電圧低下検出回路506は、L(論理ロー)レベルの検出信号DETを生成してバックアップモード判定回路508へ出力する。   When voltage drop detection circuit 506 receives voltage VL1 from voltage sensor 42, voltage drop detection circuit 506 detects a voltage drop in voltage VL1. Specifically, the voltage drop detection circuit 506 determines whether or not the voltage VL1 is equal to or lower than a predetermined threshold voltage Vth (for example, 20V) set in advance. At this time, when the voltage VL1 is equal to or lower than the threshold voltage Vth, the time when the voltage VL1 is equal to or lower than the threshold voltage Vth is measured using a timer (not shown). When the period during which the voltage VL1 is equal to or lower than the threshold voltage Vth continues for a predetermined time Tth or more that is set in advance, the voltage drop detection circuit 506 detects that the voltage VL1 has dropped and detects H (logic high). ) A level detection signal DET is generated, and the generated detection signal DET is output to the backup mode determination circuit 508. On the other hand, when the time during which the voltage VL1 is equal to or lower than the threshold voltage Vth is shorter than the predetermined period Tth, the voltage drop detection circuit 506 generates an L (logic low) level detection signal DET and sends it to the backup mode determination circuit 508. Output.

なお、所定の閾値電圧Vthは、EPS120および高圧系補機130の動作電圧下限値よりも高い電圧に設定される。また、所定時間Tthは、電圧VL1が一時的に閾値電圧Vthを下回った場合を誤って電圧低下と検出しないように、電圧変換動作の制御周期よりも十分に長い期間に設定される。   The predetermined threshold voltage Vth is set to a voltage higher than the operating voltage lower limit value of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130. The predetermined time Tth is set to a period sufficiently longer than the control period of the voltage conversion operation so that a voltage drop is not erroneously detected when the voltage VL1 temporarily falls below the threshold voltage Vth.

バックアップモード判定回路508は、電圧低下検出回路506から検出信号DETを受けると、検出信号DETの論理レベルに基づいてスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504に対する制御指令を生成する。   When receiving the detection signal DET from the voltage drop detection circuit 506, the backup mode determination circuit 508 generates control commands for the switching control circuit 502 and the output drive control circuit 504 based on the logic level of the detection signal DET.

具体的には、バックアップモード判定回路508は、最初に、検出信号DETに基づいてDC/DCコンバータ100の制御モードを決定する。このときバックアップモード判定回路508は、以下に述べる方法によって、検出信号DETに応じて、上述した複数の制御モード(通常モード、バックアップモードおよびフェイルセーフモード)の中から最適な制御モードを選択してDC/DCコンバータ100の制御モードに決定する。   Specifically, the backup mode determination circuit 508 first determines the control mode of the DC / DC converter 100 based on the detection signal DET. At this time, the backup mode determination circuit 508 selects an optimum control mode from the plurality of control modes (the normal mode, the backup mode, and the fail-safe mode) according to the detection signal DET by the method described below to perform DC / The control mode of the DC converter 100 is determined.

図5は、検出信号DETに基づいて決定される制御モードと、決定された制御モードに基づいて生成される制御指令とを説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a control mode determined based on the detection signal DET and a control command generated based on the determined control mode.

詳細には、バックアップモード判定回路508は、検出信号DETがLレベルであるとき、すなわち、電圧VL1の電圧低下が検出されていないときには、スイッチング電源回路30の降圧機能が正常であると判断し、通常モードをDC/DCコンバータ100の制御モードに決定する。   Specifically, the backup mode determination circuit 508 determines that the step-down function of the switching power supply circuit 30 is normal when the detection signal DET is at L level, that is, when the voltage drop of the voltage VL1 is not detected. The normal mode is determined as the control mode of the DC / DC converter 100.

これに対して、検出信号DETがHレベルであるとき、すなわち、電圧VL1の電圧低下を検出したときには、バックアップモード判定回路508は、さらに検出信号DETの時間的変化に基づいて、バックアップモードおよびフェイルセーフモードのいずれか一方を制御モードに決定する。   On the other hand, when the detection signal DET is at the H level, that is, when the voltage drop of the voltage VL1 is detected, the backup mode determination circuit 508 further determines the backup mode and the failure based on the temporal change of the detection signal DET. Either one of the safe modes is determined as the control mode.

具体的には、バックアップモード判定回路508は、検出信号DETがLレベルからHレベルに立ち上がったことに応じて、スイッチング電源回路30の降圧機能が損なわれたと判断する。この場合、バックアップモード判定回路508は、バックアップモードを制御モードに決定する。   Specifically, the backup mode determination circuit 508 determines that the step-down function of the switching power supply circuit 30 is impaired in response to the detection signal DET rising from the L level to the H level. In this case, the backup mode determination circuit 508 determines the backup mode as the control mode.

さらに、バックアップモードの実行開始後においても検出信号DETがHレベルに保持されていることに応じて、バックアップモード判定回路508は、昇降圧チョッパ回路40の昇圧機能が損なわれたと判断する。この場合、バックアップモード判定回路508は、フェイルセーフモードを制御モードに決定する。   Further, the backup mode determination circuit 508 determines that the boosting function of the step-up / step-down chopper circuit 40 has been impaired in response to the detection signal DET being held at the H level even after the execution of the backup mode is started. In this case, the backup mode determination circuit 508 determines the fail safe mode as the control mode.

次に、バックアップモード判定回路508は、決定された制御モードに基づいて制御指令を生成し、その生成した制御指令をスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504へそれぞれ出力する。   Next, backup mode determination circuit 508 generates a control command based on the determined control mode, and outputs the generated control command to switching control circuit 502 and output drive control circuit 504, respectively.

詳細には、図5を参照して、DC/DCコンバータ100の制御モードが通常モードである場合には、バックアップモード判定回路508は、Hレベルの降圧指令DWN1,DWN2を生成してスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504へそれぞれ出力する。スイッチング制御回路502は、降圧指令DWN1を受けると、スイッチング電源回路30に対して、高電圧バッテリ10からの直流電圧VHを降圧するときにトランジスタQ1〜Q4をスイッチング制御するための制御信号CNTを出力する。また、出力ドライブ制御回路504は、降圧指令DWN2を受けると、スイッチング電源回路30からの直流電圧VL1を降圧する制御信号DRVを生成して昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ7,Q8のゲートに出力する。   Specifically, referring to FIG. 5, when the control mode of DC / DC converter 100 is the normal mode, backup mode determination circuit 508 generates H-level step-down commands DWN1, DWN2 and a switching control circuit. 502 and output drive control circuit 504, respectively. When switching control circuit 502 receives step-down command DWN1, switching control circuit 502 outputs a control signal CNT for switching control of transistors Q1-Q4 to switching power supply circuit 30 when stepping down DC voltage VH from high-voltage battery 10. To do. In response to step-down command DWN2, output drive control circuit 504 generates control signal DRV that steps down DC voltage VL1 from switching power supply circuit 30 and outputs the control signal DRV to the gates of transistors Q7 and Q8 of step-up / down chopper circuit 40. .

これに対して、DC/DCコンバータ100の制御モードがバックアップモードである場合には、バックアップモード判定回路508は、Hレベルの停止指令STP1を生成してスイッチング制御回路502へ出力するとともに、Hレベルの昇圧指令UP2を生成して出力ドライブ制御回路504へ出力する。スイッチング制御回路502は、停止指令STP1を受けると、スイッチング電源回路30に対して、降圧動作を停止するようにトランジスタQ1〜Q4をスイッチング制御するための制御信号CNTを出力する。一方、出力ドライブ制御回路504は、補機バッテリ20からの直流電圧VL2を昇圧する制御信号DRVを生成して昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ7,Q8へ出力する。   On the other hand, when the control mode of the DC / DC converter 100 is the backup mode, the backup mode determination circuit 508 generates an H level stop command STP1 and outputs it to the switching control circuit 502. Is generated and output to the output drive control circuit 504. When switching control circuit 502 receives stop command STP1, switching control circuit 502 outputs to switching power supply circuit 30 a control signal CNT for switching control of transistors Q1 to Q4 so as to stop the step-down operation. On the other hand, the output drive control circuit 504 generates a control signal DRV that boosts the DC voltage VL2 from the auxiliary battery 20, and outputs the control signal DRV to the transistors Q7 and Q8 of the step-up / down chopper circuit 40.

さらに、DC/DCコンバータ100の制御モードがフェイルセーフモードである場合には、バックアップモード判定回路508は、Hレベルの停止指令STP1,STP2を生成してスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504へそれぞれ出力する。スイッチング制御回路502は、停止指令STP1を受けると、スイッチング電源回路30に対して、降圧動作を停止するようにトランジスタQ1〜Q4をスイッチング制御するための制御信号CNTを出力する。また、出力ドライブ制御回路504は、昇圧動作を停止する制御信号DRVを生成して昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ7,Q8へ出力する。   Further, when the control mode of DC / DC converter 100 is the fail-safe mode, backup mode determination circuit 508 generates H-level stop commands STP1 and STP2 to switching control circuit 502 and output drive control circuit 504, respectively. Output. When switching control circuit 502 receives stop command STP1, switching control circuit 502 outputs to switching power supply circuit 30 a control signal CNT for switching control of transistors Q1 to Q4 so as to stop the step-down operation. Further, the output drive control circuit 504 generates a control signal DRV for stopping the boosting operation and outputs it to the transistors Q7 and Q8 of the step-up / step-down chopper circuit 40.

なお、バックアップモード判定回路508は、図5に示す制御モードと制御指令との関係を予めマップとして所有しており、電圧低下検出回路506から検出信号DETを受けると、図5のマップを参照して制御指令を生成してスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504へ出力する。   Note that the backup mode determination circuit 508 previously has a relationship between the control mode and the control command shown in FIG. 5 as a map, and when receiving the detection signal DET from the voltage drop detection circuit 506, refer to the map of FIG. The control command is generated and output to the switching control circuit 502 and the output drive control circuit 504.

図6は、制御装置50における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。なお、図6に示す各ステップの処理は、制御装置50(図1)が図4に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。   FIG. 6 is a flowchart for realizing voltage conversion control in the control device 50. 6 is realized by the control device 50 (FIG. 1) functioning as each control block shown in FIG.

図6を参照して、電圧低下検出回路506は、電圧センサ42(図4)から電源ラインSPL1の電圧VL1を取得すると(ステップS01)、電圧VL1の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路506は、電圧VL1が所定の閾値電圧Vth以下となる期間が所定時間Vth以上継続したか否かを判定する(ステップS02)。   Referring to FIG. 6, when voltage drop detection circuit 506 obtains voltage VL1 of power supply line SPL1 from voltage sensor 42 (FIG. 4) (step S01), voltage drop detection circuit 506 detects a voltage drop of voltage VL1. Specifically, the voltage drop detection circuit 506 determines whether or not the period during which the voltage VL1 is equal to or lower than the predetermined threshold voltage Vth continues for the predetermined time Vth (step S02).

電圧VL1が所定の閾値電圧Vth以下となる期間が所定時間Tth以上継続していない場合(ステップS02においてNOの場合)には、電圧低下検出回路506は、Lレベルの検出信号DETをバックアップモード判定回路508へ出力する。バックアップモード判定回路508は、Lレベルの検出信号DETを受けると、スイッチング電源回路30の降圧機能が正常であると判断して、DC/DCコンバータ100の制御モードを通常モードに決定する(ステップS07)。そして、バックアップモード判定回路508は、図5のマップを参照して制御指令(降圧指令DWN1、DWN2)を生成してスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504へ出力する。これにより、電源ラインSPL1には高電圧バッテリ10からの直流電力が電圧VL1に降圧されて供給され、かつ、電源ラインSPL2には該直流電力がさらに電圧VL2に降圧されて供給される。   When the period in which voltage VL1 is equal to or lower than predetermined threshold voltage Vth does not continue for a predetermined time Tth or longer (NO in step S02), voltage drop detection circuit 506 determines L level detection signal DET as a backup mode. Output to the circuit 508. When the backup mode determination circuit 508 receives the L level detection signal DET, the backup mode determination circuit 508 determines that the step-down function of the switching power supply circuit 30 is normal, and determines the control mode of the DC / DC converter 100 to the normal mode (step S07). ). Then, the backup mode determination circuit 508 generates control commands (step-down commands DWN1, DWN2) with reference to the map of FIG. 5 and outputs them to the switching control circuit 502 and the output drive control circuit 504. As a result, the DC power from the high voltage battery 10 is stepped down to the voltage VL1 and supplied to the power line SPL1, and the DC power is further stepped down to the voltage VL2 and supplied to the power line SPL2.

これに対して、電圧VL1が所定の閾値電圧Vth以下となる期間が所定時間Tth以上継続している場合(ステップS02においてYESの場合)には、電圧低下検出回路506は、電圧VL1が電圧低下したことを検出してHレベルの検出信号DETをバックアップモード判定回路508へ出力する。バックアップモード判定回路508は、Hレベルの検出信号DETを受けると、スイッチング電源回路30の降圧機能が損なわれたと判断して、DC/DCコンバータ100の制御モードをバックアップモードに決定する(ステップS03)。そして、バックアップモード判定回路508は、図5のマップを参照して制御指令(停止指令STP1および昇圧指令UP2)を生成してスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504へ出力する。これにより、電源ラインSPL1に対しては、スイッチング電源回路30が降圧動作を停止するために高電圧バッテリ10からの電力供給が遮断される一方で、昇降圧チョッパ回路40が昇圧動作を行なうことにより補機バッテリ20からの直流電力が昇圧されて供給される。   On the other hand, when the period during which voltage VL1 is equal to or lower than predetermined threshold voltage Vth continues for a predetermined time Tth or longer (in the case of YES in step S02), voltage drop detection circuit 506 causes voltage VL1 to drop. In response to this, an H level detection signal DET is output to the backup mode determination circuit 508. When receiving the H level detection signal DET, the backup mode determination circuit 508 determines that the step-down function of the switching power supply circuit 30 has been impaired, and determines the control mode of the DC / DC converter 100 as the backup mode (step S03). . Then, backup mode determination circuit 508 generates control commands (stop command STP1 and boost command UP2) with reference to the map of FIG. 5 and outputs them to switching control circuit 502 and output drive control circuit 504. Thereby, for power supply line SPL1, power supply from high voltage battery 10 is interrupted because switching power supply circuit 30 stops the step-down operation, while step-up / step-down chopper circuit 40 performs the step-up operation. The DC power from the auxiliary battery 20 is boosted and supplied.

このバックアップモードの実行中においても電圧低下検出回路506は、上記ステップS02と同じ手順により電圧VL1の電圧低下を検出する(ステップS04)。そして、電圧VL1が所定の閾値電圧Vth以下となる期間が所定時間Tth以上継続していない場合(ステップS04においてNOの場合)には、電圧低下検出回路506は、Lレベルの検出信号DETをバックアップモード判定回路508へ出力する。バックアップモード判定回路508は、Lレベルの検出信号DETを受けると、出力ドライブ制御回路504から出力される制御信号DRVに基づいて、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比(すなわち、昇圧比)が所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS05)。   Even during the execution of the backup mode, the voltage drop detection circuit 506 detects a voltage drop of the voltage VL1 by the same procedure as in step S02 (step S04). When the period during which the voltage VL1 is equal to or lower than the predetermined threshold voltage Vth does not continue for the predetermined time Tth (NO in step S04), the voltage drop detection circuit 506 backs up the L level detection signal DET. The data is output to the mode determination circuit 508. When the backup mode determination circuit 508 receives the L level detection signal DET, based on the control signal DRV output from the output drive control circuit 504, the duty ratio (that is, the boost ratio) of the transistor Q8 of the step-up / down chopper circuit 40 Is less than or equal to a predetermined threshold value (step S05).

昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比が所定の閾値を越える場合(ステップS05においてNOの場合)には、バックアップモード判定回路508は、EPS120および高圧系補機130の消費電力が大きいと判断して処理をステップS03に戻すことにより、補機バッテリ20からの電力供給を継続する。   When the duty ratio of transistor Q8 of step-up / step-down chopper circuit 40 exceeds a predetermined threshold (NO in step S05), backup mode determination circuit 508 determines that the power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 is large. By returning the process to step S03, the power supply from the auxiliary battery 20 is continued.

そして、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比が所定の閾値以下となった場合(ステップS05においてYESの場合)には、バックアップモード判定回路508は、EPS120および高圧系補機130の消費電力が低下したと判断して、通常モードに復帰する(ステップS06)。   When the duty ratio of transistor Q8 of step-up / step-down chopper circuit 40 is equal to or smaller than a predetermined threshold (YES in step S05), backup mode determination circuit 508 uses power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130. And the normal mode is restored (step S06).

これに対して、電圧VL1が所定の閾値電圧Vth以下となる期間が所定時間Tth以上継続している場合(ステップS04においてYESの場合)には、電圧低下検出回路506は、電圧VL1が電圧低下したことを検出してHレベルの検出信号DETをバックアップモード判定回路508へ出力する。バックアップモード判定回路508は、Hレベルの検出信号DETを受けると、昇降圧チョッパ回路40の昇圧機能が損なわれたと判断して、DC/DCコンバータ100の制御モードをバックアップモードからフェイルセーフモードに変更する(ステップS08)。そして、バックアップモード判定回路508は、図5のマップを参照して制御指令(停止指令STP1、STP2)を生成してスイッチング制御回路502および出力ドライブ制御回路504へ出力する。これにより、電源ラインSPL1に対しては、昇降圧チョッパ回路40が昇圧動作を停止するために補機バッテリ20からの直流電力がダイオードD7を介して供給される。そして、バックアップモード判定回路508は、フェイルセーフモードの実行開始後から予め設定された一定期間が経過したことに応じて(ステップS09においてYESの場合)、通常モードに復帰する(ステップS06)。   On the other hand, when the period during which voltage VL1 is equal to or lower than predetermined threshold voltage Vth continues for a predetermined time Tth or longer (in the case of YES in step S04), voltage drop detection circuit 506 causes voltage VL1 to drop. In response to this, an H level detection signal DET is output to the backup mode determination circuit 508. When the backup mode determination circuit 508 receives the H level detection signal DET, the backup mode determination circuit 508 determines that the boosting function of the step-up / step-down chopper circuit 40 is impaired, and changes the control mode of the DC / DC converter 100 from the backup mode to the fail-safe mode. (Step S08). Then, the backup mode determination circuit 508 generates control commands (stop commands STP1, STP2) with reference to the map of FIG. 5 and outputs them to the switching control circuit 502 and the output drive control circuit 504. As a result, DC power from the auxiliary battery 20 is supplied to the power supply line SPL1 via the diode D7 so that the step-up / step-down chopper circuit 40 stops the boosting operation. Then, the backup mode determination circuit 508 returns to the normal mode in response to the elapse of a predetermined period after the start of the execution of the fail safe mode (YES in step S09) (step S06).

本実施の形態においては、スイッチング電源回路30が「スイッチング電源回路」に相当し、昇降圧チョッパ回路40が「電圧変換装置」に相当し、補機バッテリ20が「蓄電部」に相当する。そして、制御装置50が「電圧低下検出手段」および「制御手段」を実現する。   In the present embodiment, the switching power supply circuit 30 corresponds to a “switching power supply circuit”, the step-up / step-down chopper circuit 40 corresponds to a “voltage conversion device”, and the auxiliary battery 20 corresponds to a “power storage unit”. And the control apparatus 50 implement | achieves a "voltage drop detection means" and a "control means."

以上のように、この発明の実施の形態1によれば、スイッチング電源回路30の降圧機能が損なわれた場合には、昇降圧チョッパ回路40を降圧動作から昇圧動作に切り換えることにより、補機バッテリ20に蓄えられた電力を用いて電源ラインSPL1の電圧低下を防止することができる。その結果、EPS120および高圧系補機130の安定動作が保証されるため、車両の走行性能を向上することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, when the step-down function of the switching power supply circuit 30 is impaired, the auxiliary battery is switched by switching the step-up / step-down chopper circuit 40 from the step-down operation to the step-up operation. 20 can be used to prevent a voltage drop of the power supply line SPL1. As a result, stable operation of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 is guaranteed, so that the running performance of the vehicle can be improved.

[実施の形態2]
先の実施の形態1では、スイッチング電源回路30の降圧機能が損なわれた場合には、昇降圧チョッパ回路40を降圧動作から昇圧動作に切り換えることにより、補機バッテリ20からの直流電力を電源ラインSPL1に供給する構成について説明した。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, when the step-down function of the switching power supply circuit 30 is impaired, the step-up / step-down chopper circuit 40 is switched from the step-down operation to the step-up operation, whereby the DC power from the auxiliary battery 20 is supplied to the power supply line. The configuration for supplying to SPL1 has been described.

しかしながら、図7に示すように、スイッチング電源回路30の降圧機能が正常な場合であっても、EPS120および高圧系補機130の消費電力が急激に増大することによって電源ラインSPL1の電圧VL1に一時的な電圧低下が発生する場合が存在する。   However, as shown in FIG. 7, even when the step-down function of the switching power supply circuit 30 is normal, the power consumption of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 increases suddenly to the voltage VL1 of the power supply line SPL1. There is a case where a typical voltage drop occurs.

図7は、電源ラインSPL1からEPS120および高圧系補機130への供給電力と電源ラインSPL2から補機バッテリ20および低圧系補機110への供給電力との関係を説明するための図である。   FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between power supplied from power supply line SPL1 to EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 and power supplied from power supply line SPL2 to auxiliary battery 20 and low-voltage auxiliary machine 110.

なお、図7には、電源ラインSPL1の電圧VL1および電源ラインSPL1からの供給電流IL1のタイミングチャートと、電源ラインSPL2の電圧VL2および電源ラインSPL2からの供給電流IL2のタイミングチャートとが示されている。   FIG. 7 shows a timing chart of voltage VL1 of power supply line SPL1 and supply current IL1 from power supply line SPL1, and a timing chart of voltage VL2 of power supply line SPL2 and supply current IL2 from power supply line SPL2. Yes.

図7を参照して、電源ラインSPL1の電圧VL1および電源ラインSPL2の電圧VL2はそれぞれ、制御装置50(図1)においてモニタされ、各電圧が目標電圧に一致するように降圧動作のフィードバック制御が行なわれている。   Referring to FIG. 7, voltage VL1 of power supply line SPL1 and voltage VL2 of power supply line SPL2 are monitored by control device 50 (FIG. 1), and feedback control of the step-down operation is performed so that each voltage matches the target voltage. It is done.

しかしながら、EPS120は、一般的に消費電力が大きく、操舵ハンドルの回動操作によっては大きな供給電流IL1が必要となる場合がある。そのため、図中の時刻t1において供給電流IL1が急激に増加すると、これに伴ない電圧VL1に電圧低下が発生する。そして、この電圧低下によってEPS120の操舵力が突然消失して操舵フィーリングが急変する可能性がある。   However, the EPS 120 generally consumes a large amount of power and may require a large supply current IL1 depending on the turning operation of the steering wheel. Therefore, when supply current IL1 increases rapidly at time t1 in the figure, a voltage drop occurs in voltage VL1 as a result. Then, the steering force of the EPS 120 may suddenly disappear due to this voltage drop, and the steering feeling may change suddenly.

そこで、本実施の形態においては、電圧VL1に電圧低下が生じた場合には、DC/DCコンバータ100が電源ラインSPL2に対して出力制限を行なう構成とする。本構成は、電源ラインSPL2に接続される低圧系補機110には出力バッファとしての補機バッテリ20から電力供給が行なわれるため、電源ラインSPL2が出力制限を受けても低圧系補機110の正常動作が保証されることに基づいている。   Thus, in the present embodiment, when voltage drop occurs in voltage VL1, DC / DC converter 100 is configured to limit output to power supply line SPL2. In this configuration, the low-voltage auxiliary machine 110 connected to the power supply line SPL2 is supplied with power from the auxiliary battery 20 serving as an output buffer. It is based on the fact that normal operation is guaranteed.

図8は、本実施の形態に従う電源ラインSPL1からEPS120および高圧系補機130への供給電力と電源ラインSPL2から補機バッテリ20および低圧系補機110への供給電力との関係を説明するための図である。   FIG. 8 illustrates a relationship between power supplied from power supply line SPL1 to EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 and power supplied from power supply line SPL2 to auxiliary battery 20 and low-voltage auxiliary machine 110 according to the present embodiment. FIG.

図8を参照して、時刻t1において、供給電流IL1の急激な増加に伴なって電圧VL1が低下したものとする。このとき、電圧VL2のフィードバック制御回路では、電圧VL2とともに電圧VL1をモニタしており、電圧VL1の電圧低下を検出したことに応じて、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比(すなわち、降圧比)を小さくする。その結果、時刻t1以降において、電圧VL2および供給電流IL2が低下する。その一方で、電圧VL1は、所定の基準電圧Vstdに保持されている。なお、所定の基準電圧Vstdは、EPS120および高圧系補機130の動作電圧下限値を上回る電圧に予め設定されている。したがって、EPS120は、電源ラインSPL1から電力供給を受けて必要な操舵力を得ることができる。   Referring to FIG. 8, it is assumed that voltage VL1 decreases with a rapid increase in supply current IL1 at time t1. At this time, the feedback control circuit for the voltage VL2 monitors the voltage VL1 together with the voltage VL2, and in response to detecting the voltage drop of the voltage VL1, the duty ratio (that is, the step-down voltage) of the transistor Q8 of the step-up / down chopper circuit 40 is detected. Ratio). As a result, voltage VL2 and supply current IL2 decrease after time t1. On the other hand, the voltage VL1 is held at a predetermined reference voltage Vstd. The predetermined reference voltage Vstd is set in advance to a voltage that exceeds the operating voltage lower limit value of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130. Therefore, the EPS 120 can obtain a necessary steering force by receiving power supply from the power supply line SPL1.

図9は、この発明の実施の形態2に従う制御装置50における制御構造を示すブロック図である。図9に示す各機能ブロックは、代表的に制御装置50が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。   FIG. 9 is a block diagram showing a control structure in control device 50 according to the second embodiment of the present invention. Each functional block shown in FIG. 9 is typically realized by the control device 50 executing a program stored in advance, but a part or all of the function may be implemented as dedicated hardware.

図9を参照して、制御装置50は、出力ドライブ制御回路504と、降圧フィードバック制御回路510と、電圧センサ42,44と、図示しないスイッチング制御回路とを含む。   Referring to FIG. 9, control device 50 includes an output drive control circuit 504, a step-down feedback control circuit 510, voltage sensors 42 and 44, and a switching control circuit (not shown).

電圧センサ42は、電源ラインSPL1および接地ラインSL2の間に配され、電源ラインSPL1の電圧VL1を検出して降圧フィードバック制御回路510へ出力する。電圧センサ44は、電源ラインSPL2および接地ラインSL2の間に配され、電源ラインSPL2の電圧VL2を検出して降圧フィードバック制御回路510へ出力する。   Voltage sensor 42 is arranged between power supply line SPL1 and ground line SL2, and detects voltage VL1 of power supply line SPL1 and outputs it to step-down feedback control circuit 510. Voltage sensor 44 is arranged between power supply line SPL2 and ground line SL2, detects voltage VL2 of power supply line SPL2, and outputs it to step-down feedback control circuit 510.

降圧フィードバック制御回路510は、電源ラインSPL2の電圧VL2をモニタし、電圧VL2が目標電圧に一致するように昇降圧チョッパ回路40をフィードバック制御する。さらに、降圧フィードバック制御回路510は、電源ラインSPL1の電圧VL1をモニタし、電圧VL1を基準電圧Vstd以上に保つように昇降圧チョッパ回路40をフィードバック制御する。   The step-down feedback control circuit 510 monitors the voltage VL2 of the power supply line SPL2, and feedback-controls the step-up / step-down chopper circuit 40 so that the voltage VL2 matches the target voltage. Further, the step-down feedback control circuit 510 monitors the voltage VL1 of the power supply line SPL1, and performs feedback control of the step-up / step-down chopper circuit 40 so as to keep the voltage VL1 at or above the reference voltage Vstd.

具体的には、降圧フィードバック制御回路510は、エラーアンプEA1,EA2と、三角波発生器514と、比較器COM1とを含む。   Specifically, step-down feedback control circuit 510 includes error amplifiers EA1 and EA2, a triangular wave generator 514, and a comparator COM1.

エラーアンプEA1は、電圧センサ44からの電源ラインSPL2の電圧VL2と、基準電圧Vrefとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器COM1に出力する。このとき、エラー信号は、電圧VL2が基準電圧Vrefよりも低い場合には増加する方向に制御され、電圧VL2が基準電圧Vrefよりも高い場合には減少する方向に制御される。   The error amplifier EA1 amplifies an error voltage between the voltage VL2 of the power supply line SPL2 from the voltage sensor 44 and the reference voltage Vref, and outputs the amplified error signal to the comparator COM1. At this time, the error signal is controlled to increase when the voltage VL2 is lower than the reference voltage Vref, and is controlled to decrease when the voltage VL2 is higher than the reference voltage Vref.

エラーアンプEA2は、電圧センサ42からの電源ラインSPL1の電圧VL1と、基準電圧Vstdとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器COM1に出力する。このとき、エラー信号は、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも低い場合には減少する方向に制御され、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも高い場合には増加する方向に制御される。   The error amplifier EA2 amplifies an error voltage between the voltage VL1 of the power supply line SPL1 from the voltage sensor 42 and the reference voltage Vstd and outputs the amplified error signal to the comparator COM1. At this time, the error signal is controlled to decrease when the voltage VL1 is lower than the reference voltage Vstd, and is controlled to increase when the voltage VL1 is higher than the reference voltage Vstd.

三角波発生器514は、三角波を発生して比較器COM1に出力する。なお、三角波の代わりに鋸波を発生するようにしてもよい。   The triangular wave generator 514 generates a triangular wave and outputs it to the comparator COM1. A sawtooth wave may be generated instead of the triangular wave.

比較器COM1は、エラーアンプEA1からのエラー信号およびエラーアンプEA2からのエラー信号を三角波と比較し、出力ドライブ制御回路504にPWM(Pulse Width Modulation)パルスを出力する。出力ドライブ制御回路504は、PWMパルスのデューティー比に従ってトランジスタQ7,Q8をオン/オフさせるための制御信号DRVを生成して昇降圧チョッパ回路40へ出力する。   The comparator COM1 compares the error signal from the error amplifier EA1 and the error signal from the error amplifier EA2 with a triangular wave, and outputs a PWM (Pulse Width Modulation) pulse to the output drive control circuit 504. The output drive control circuit 504 generates a control signal DRV for turning on / off the transistors Q7 and Q8 in accordance with the duty ratio of the PWM pulse and outputs it to the step-up / down chopper circuit 40.

このような構成としたことにより、降圧フィードバック制御回路510には、電源ラインSPL2の電圧VL2が基準電圧Vrefに一致するように昇降圧チョッパ回路40をフィードバック制御する本来の機能に加えて、電源ラインSPL1の電圧VL1が基準電圧Vstdに一致するように昇降圧チョッパ回路40をフィードバック制御する機能が付加される。その結果、電圧VL1に電圧低下が生じた場合には、PWMパルスのデューティー比を小さくして降圧動作を制限することによって電圧VL1を基準電圧Vstdに保持することができる。   With such a configuration, the step-down feedback control circuit 510 includes the power supply line in addition to the original function of performing feedback control of the step-up / step-down chopper circuit 40 so that the voltage VL2 of the power supply line SPL2 matches the reference voltage Vref. A function for feedback control of the step-up / step-down chopper circuit 40 is added so that the voltage VL1 of SPL1 matches the reference voltage Vstd. As a result, when a voltage drop occurs in the voltage VL1, the voltage VL1 can be held at the reference voltage Vstd by limiting the step-down operation by reducing the duty ratio of the PWM pulse.

図10は、制御装置50における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。なお、図10に示す各ステップの処理は、制御装置50(図1)が図9に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。   FIG. 10 is a flowchart for realizing voltage conversion control in the control device 50. In addition, the process of each step shown in FIG. 10 is implement | achieved when the control apparatus 50 (FIG. 1) functions as each control block shown in FIG.

図10を参照して、一連の制御が開始されると、降圧フィードバック制御回路510は、電圧センサ42から電源ラインSPL1の電圧VL1を取得するとともに、電圧センサ44から電源ラインSPL2の電圧VL2を取得する(ステップS11)。そして、降圧フィードバック制御回路510は、上述した方法によってエラーアンプEA1,EA2の出力信号(エラー信号)と三角波とを比較し、その比較結果に応じたデューティー比のPWMパルスを出力する。   Referring to FIG. 10, when a series of control is started, step-down feedback control circuit 510 obtains voltage VL1 of power supply line SPL1 from voltage sensor 42 and obtains voltage VL2 of power supply line SPL2 from voltage sensor 44. (Step S11). The step-down feedback control circuit 510 compares the output signals (error signals) of the error amplifiers EA1 and EA2 with the triangular wave by the method described above, and outputs a PWM pulse with a duty ratio corresponding to the comparison result.

このとき、降圧フィードバック制御回路510は、電圧VL1が所定の基準電圧Vstdよりも低いか否かを判定する(ステップS12)。電圧VL1が所定の基準電圧Vstdよりも低い場合(ステップS12においてYESの場合)には、降圧フィードバック制御回路510は、電源ラインSPL2への出力電力を制限するように昇降圧チョッパ回路40を制御する。これにより、電源ラインSPL2の電圧VL2および供給電流IL2が低下する一方で、電源ラインSPL1の電圧VL1は基準電圧Vstdに保持される。   At this time, the step-down feedback control circuit 510 determines whether or not the voltage VL1 is lower than a predetermined reference voltage Vstd (step S12). When voltage VL1 is lower than predetermined reference voltage Vstd (YES in step S12), step-down feedback control circuit 510 controls step-up / step-down chopper circuit 40 so as to limit the output power to power supply line SPL2. . As a result, the voltage VL2 and the supply current IL2 of the power supply line SPL2 are reduced, while the voltage VL1 of the power supply line SPL1 is held at the reference voltage Vstd.

これに対して、電圧VL1が所定の基準電圧Vstd以上となる場合(ステップS12においてNOの場合)には、降圧フィードバック制御回路510は、電源ラインSPL2の電圧VL2および基準電圧Vrefとの誤差電圧に基づいて昇降圧チョッパ回路40を制御する(ステップS14)。これにより、電源ラインSPL2の電圧VL2は基準電圧Vrefに一致した電圧に保持される。   In contrast, when voltage VL1 is equal to or higher than a predetermined reference voltage Vstd (NO in step S12), step-down feedback control circuit 510 sets the error voltage between voltage VL2 of power supply line SPL2 and reference voltage Vref. Based on this, the step-up / step-down chopper circuit 40 is controlled (step S14). As a result, the voltage VL2 of the power supply line SPL2 is held at a voltage that matches the reference voltage Vref.

本実施の形態においては、スイッチング電源回路30が「スイッチング電源回路」に相当し、昇降圧チョッパ回路40が「電圧変換装置」に相当し、補機バッテリ20が「蓄電部」に相当する。そして、制御装置50が「電圧低下検出手段」および「制御手段」を実現する。   In the present embodiment, the switching power supply circuit 30 corresponds to a “switching power supply circuit”, the step-up / step-down chopper circuit 40 corresponds to a “voltage conversion device”, and the auxiliary battery 20 corresponds to a “power storage unit”. And the control apparatus 50 implement | achieves a "voltage drop detection means" and a "control means."

以上のように、この発明の実施の形態2によれば、DC/DCコンバータ100に対して並列接続される電源ラインSPL1,SPL2のうち、補機負荷への供給電流の急激な増加によって電源ラインSPL1に電圧低下が生じた場合には、残余の電源ラインSPL2に対する出力を制限することにより、電源ラインSPL1の電圧低下を防止することができる。その結果、EPS120および高圧系補機130の安定動作が保証されるため、車両の走行性能を向上することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, of the power supply lines SPL1 and SPL2 connected in parallel to the DC / DC converter 100, the power supply line is increased by a sudden increase in the supply current to the auxiliary load. When a voltage drop occurs in SPL1, the voltage drop of power supply line SPL1 can be prevented by limiting the output to the remaining power supply line SPL2. As a result, stable operation of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 is guaranteed, so that the running performance of the vehicle can be improved.

[実施の形態3]
先の実施の形態2で述べたように、電源ラインSPL1の電圧VL1に電圧低下が生じた場合には、DC/DCコンバータ100が電源ラインSPL2に対する出力制限を行なうことによって、電圧VL1を基準電圧Vstdに保持することができる。
[Embodiment 3]
As described in the second embodiment, when the voltage VL1 of the power supply line SPL1 is reduced, the DC / DC converter 100 limits the output to the power supply line SPL2, thereby reducing the voltage VL1 to the reference voltage. Vstd can be held.

しかしながら、EPS120および高圧系補機130の消費電力がさらに増大した場合には、図11に示すように、電源ラインSPL2に対する出力制限を行なうことによっても、電圧VL1の電圧低下を完全に回避できない可能性が残される。   However, when the power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 further increases, as shown in FIG. 11, it is possible to completely avoid the voltage drop of voltage VL1 even by limiting the output to power supply line SPL2. Sex is left.

図11は、電源ラインSPL1からEPS120および高圧系補機130への供給電力と電源ラインSPL2から補機バッテリ20および低圧系補機110への供給電力との関係を説明するための図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the power supplied from power supply line SPL1 to EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 and the power supplied from power supply line SPL2 to auxiliary battery 20 and low-voltage auxiliary machine 110.

なお、図11には、電源ラインSPL1の電圧VL1および電源ラインSPL1からの供給電流IL1のタイミングチャートと、電源ラインSPL2の電圧VL2および電源ラインSPL2からの供給電流IL2のタイミングチャートとが示されている。   FIG. 11 shows a timing chart of voltage VL1 of power supply line SPL1 and supply current IL1 from power supply line SPL1, and a timing chart of voltage VL2 of power supply line SPL2 and supply current IL2 from power supply line SPL2. Yes.

図11を参照して、電源ラインSPL1の電圧VL1および電源ラインSPL2の電圧VL2はそれぞれ、制御装置50(図1)においてモニタされ、各電圧が目標電圧に一致するように降圧動作のフィードバック制御が行なわれている。そして、図中の時刻t1において供給電流IL1が急激に増加したことに伴ない電圧VL1が低下すると、電圧VL1が基準電圧Vstd以下となったことに応じて電源ラインSPL2に対する出力制限が行なわれる。このとき供給電流IL1が大きいほど、供給電流IL2が小さくなる。   Referring to FIG. 11, voltage VL1 of power supply line SPL1 and voltage VL2 of power supply line SPL2 are monitored by control device 50 (FIG. 1), and feedback control of the step-down operation is performed so that each voltage matches the target voltage. It is done. Then, when voltage VL1 decreases as supply current IL1 suddenly increases at time t1 in the figure, output restriction on power supply line SPL2 is performed in response to voltage VL1 becoming equal to or lower than reference voltage Vstd. At this time, the larger the supply current IL1, the smaller the supply current IL2.

しかしながら、EPS120および高圧系補機130の消費電力が著しく大きい場合には、供給電流IL2を零とする、すなわち、電源ラインSPL2への電力供給を遮断することによっても電源ラインSPL1の供給電力がEPS120および高圧系補機130の消費電力に満たすことが困難となる。そのため、電圧VL1は、時刻t5以降において基準電圧Vstdを下回ってしまい、EPS120および高圧系補機130における運転走行制御が不安定となるという問題が発生する。   However, when the power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 is remarkably large, the supply power of power supply line SPL1 is also reduced by setting supply current IL2 to zero, that is, by cutting off the power supply to power supply line SPL2. Moreover, it becomes difficult to satisfy the power consumption of the high-voltage auxiliary machine 130. Therefore, the voltage VL1 becomes lower than the reference voltage Vstd after time t5, and there arises a problem that the driving control in the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 becomes unstable.

そこで、本実施の形態では、電源ラインSPL2に対する出力制限を行なうことによっても電圧VL1の電圧低下が解消されない場合には、昇降圧チョッパ回路40を降圧動作から昇圧動作に切り換えることで補機バッテリ20から電源ラインSPL1に電力を供給する構成とする。なお、本構成は、先の実施の形態1で述べたように、DC/DCコンバータ100の制御モードを通常モードからバックアップモードに移行させることによって実現される。なお、本実施の形態に従うバックアップモードは、スイッチング電源回路30のスイッチング動作を継続させることによって、高電圧バッテリ10および補機バッテリ20の双方から電源ラインSPL1に電力供給を行なうものである。この点でスイッチング電源回路30のスイッチング動作を停止させる先の実施の形態1に従うバックアップモードとは相違する。   Therefore, in the present embodiment, if the voltage drop of voltage VL1 is not eliminated even by limiting the output to power supply line SPL2, auxiliary battery 20 is switched by switching step-up / step-down chopper circuit 40 from the step-down operation to the step-up operation. To supply power to the power line SPL1. This configuration is realized by shifting the control mode of the DC / DC converter 100 from the normal mode to the backup mode as described in the first embodiment. Note that the backup mode according to the present embodiment supplies power from both high voltage battery 10 and auxiliary battery 20 to power supply line SPL1 by continuing the switching operation of switching power supply circuit 30. This is different from the backup mode according to the first embodiment in which the switching operation of the switching power supply circuit 30 is stopped.

図12は、本実施の形態に従う電源ラインSPL1からEPS120および高圧系補機130への供給電力と電源ラインSPL2から補機バッテリ20および低圧系補機110への供給電力との関係を説明するための図である。   FIG. 12 illustrates the relationship between power supplied from power supply line SPL1 to EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 and power supplied from power supply line SPL2 to auxiliary battery 20 and low-voltage auxiliary machine 110 according to the present embodiment. FIG.

図12を参照して、時刻t1において、供給電流IL1の急激な増加に伴なって電圧VL1が低下したものとする。このとき、電圧VL2のフィードバック制御回路では、電圧VL2とともに電圧VL1をモニタしており、電圧VL1の電圧低下を検出したことに応じて、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比(すなわち、降圧比)を小さくする。その結果、時刻t1以降において電圧VL2および供給電流IL2が低下する。   Referring to FIG. 12, it is assumed that voltage VL1 decreases with a rapid increase in supply current IL1 at time t1. At this time, the feedback control circuit for the voltage VL2 monitors the voltage VL1 together with the voltage VL2, and in response to detecting the voltage drop of the voltage VL1, the duty ratio (that is, the step-down voltage) of the transistor Q8 of the step-up / down chopper circuit 40 is detected. Ratio). As a result, voltage VL2 and supply current IL2 decrease after time t1.

そして、このように電源ラインSPL2に対して出力制限を行なったにも拘らず、供給電流IL1のさらなる増加によって電圧VL1の電圧低下が検出される場合には、電圧VL2のフィードバック制御回路は、昇降圧チョッパ回路40を降圧動作から昇圧動作に切り換える。その結果、時刻t5から時刻t2までの期間において昇圧動作が実行される。これにより、電圧VL1は、供給電流IL1の増加する時刻t1から時刻t2までの期間において、所定の基準電圧Vstd以上に保持される。その結果、EPS120および高圧系補機130は、電源ラインSPL1から電力供給を受けて運転走行制御を安定して行なうことができる。   If the voltage drop of the voltage VL1 is detected due to the further increase of the supply current IL1 despite the output restriction on the power supply line SPL2, the feedback control circuit for the voltage VL2 is raised or lowered. The pressure chopper circuit 40 is switched from the step-down operation to the step-up operation. As a result, the boosting operation is executed in the period from time t5 to time t2. As a result, voltage VL1 is held at a predetermined reference voltage Vstd or higher during a period from time t1 to time t2 when supply current IL1 increases. As a result, the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 can stably perform the driving control by receiving power supply from the power supply line SPL1.

図13は、この発明の実施の形態3に従う制御装置50における制御構造を示すブロック図である。図13に示す各機能ブロックは、代表的に制御装置50が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。   FIG. 13 is a block diagram showing a control structure in control device 50 according to the third embodiment of the present invention. Each function block shown in FIG. 13 is typically realized by the control device 50 executing a program stored in advance, but part or all of the function may be implemented as dedicated hardware.

図13を参照して、制御装置50は、出力ドライブ制御回路504と、降圧フィードバック制御回路510と、昇圧フィードバック制御回路520と、モード判定部530と、電圧センサ42,44と、図示しないスイッチング制御回路とを含む。   Referring to FIG. 13, control device 50 includes output drive control circuit 504, step-down feedback control circuit 510, step-up feedback control circuit 520, mode determination unit 530, voltage sensors 42 and 44, and switching control (not shown). Circuit.

電圧センサ42は、電源ラインSPL1および接地ラインSL2の間に配され、電源ラインSPL1の電圧VL1を検出して降圧フィードバック制御回路510および昇圧フィードバック制御回路520へ出力する。電圧センサ44は、電源ラインSPL2および接地ラインSL2の間に配され、電源ラインSPL2の電圧VL2を検出して降圧フィードバック制御回路510へ出力する。   Voltage sensor 42 is arranged between power supply line SPL1 and ground line SL2, detects voltage VL1 of power supply line SPL1, and outputs it to step-down feedback control circuit 510 and step-up feedback control circuit 520. Voltage sensor 44 is arranged between power supply line SPL2 and ground line SL2, detects voltage VL2 of power supply line SPL2, and outputs it to step-down feedback control circuit 510.

降圧フィードバック制御回路510は、モード判定部530からDC/DCコンバータ100を通常モードで制御することを指示する信号MDNを受けると、電源ラインSPL2の電圧VL2をモニタし、電圧VL2が目標電圧に一致するように昇降圧チョッパ回路40をフィードバック制御する。   When step-down feedback control circuit 510 receives signal MDN instructing to control DC / DC converter 100 in the normal mode from mode determination unit 530, voltage VL2 of power supply line SPL2 is monitored, and voltage VL2 matches the target voltage. Thus, the step-up / step-down chopper circuit 40 is feedback-controlled.

具体的には、降圧フィードバック制御回路510は、エラーアンプEA1,EA2と、三角波発生器514と、比較器COM1と、電圧低下検出回路512とを含む。   Specifically, step-down feedback control circuit 510 includes error amplifiers EA1 and EA2, a triangular wave generator 514, a comparator COM1, and a voltage drop detection circuit 512.

エラーアンプEA1は、電圧センサ44からの電源ラインSPL2の電圧VL2と、基準電圧Vrefとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器COM1に出力する。このとき、エラー信号は、電圧VL2が基準電圧Vrefよりも低い場合には増加する方向に制御され、電圧VL2が基準電圧Vrefよりも高い場合には減少する方向に制御される。   The error amplifier EA1 amplifies an error voltage between the voltage VL2 of the power supply line SPL2 from the voltage sensor 44 and the reference voltage Vref, and outputs the amplified error signal to the comparator COM1. At this time, the error signal is controlled to increase when the voltage VL2 is lower than the reference voltage Vref, and is controlled to decrease when the voltage VL2 is higher than the reference voltage Vref.

エラーアンプEA2は、電圧センサ42からの電源ラインSPL1の電圧VL1と、基準電圧Vstdとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器COM1および電圧低下検出回路512に出力する。このとき、エラー信号は、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも低い場合には減少する方向に制御され、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも高い場合には増加する方向に制御される。   The error amplifier EA2 amplifies an error voltage between the voltage VL1 of the power supply line SPL1 from the voltage sensor 42 and the reference voltage Vstd, and outputs the amplified error signal to the comparator COM1 and the voltage drop detection circuit 512. At this time, the error signal is controlled to decrease when the voltage VL1 is lower than the reference voltage Vstd, and is controlled to increase when the voltage VL1 is higher than the reference voltage Vstd.

三角波発生器514は、三角波を発生して比較器COM1に出力する。なお、三角波の代わりに鋸波を発生するようにしてもよい。   The triangular wave generator 514 generates a triangular wave and outputs it to the comparator COM1. A sawtooth wave may be generated instead of the triangular wave.

比較器COM1は、エラーアンプEA1からのエラー信号およびエラーアンプEA2からのエラー信号を三角波と比較し、出力ドライブ制御回路504にPWMパルスを出力する。出力ドライブ制御回路504は、PWMパルスのデューティー比に従ってトランジスタQ7,Q8をオン/オフさせるための制御信号DRVを生成して昇降圧チョッパ回路40へ出力する。   The comparator COM1 compares the error signal from the error amplifier EA1 and the error signal from the error amplifier EA2 with a triangular wave, and outputs a PWM pulse to the output drive control circuit 504. The output drive control circuit 504 generates a control signal DRV for turning on / off the transistors Q7 and Q8 in accordance with the duty ratio of the PWM pulse and outputs it to the step-up / down chopper circuit 40.

電圧低下検出回路512は、エラーアンプEA2からのエラー信号に基づいて、電圧VL1の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路512は、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも低いか否かを判定する。このとき電圧VL1が基準電圧Vstdよりも低い場合には、電圧VL1が電圧低下したことを検出してHレベルの検出信号DET1を生成し、その生成した検出信号DET1をモード判定部530へ出力する。一方、電圧VL1が基準電圧Vstd以上の場合には、電圧低下検出回路512は、Lレベルの検出信号DET1を生成してモード判定部530へ出力する。   The voltage drop detection circuit 512 detects a voltage drop of the voltage VL1 based on the error signal from the error amplifier EA2. Specifically, the voltage drop detection circuit 512 determines whether or not the voltage VL1 is lower than the reference voltage Vstd. At this time, when the voltage VL1 is lower than the reference voltage Vstd, it detects that the voltage VL1 has dropped, generates an H level detection signal DET1, and outputs the generated detection signal DET1 to the mode determination unit 530. . On the other hand, when the voltage VL1 is equal to or higher than the reference voltage Vstd, the voltage drop detection circuit 512 generates an L level detection signal DET1 and outputs the detection signal DET1 to the mode determination unit 530.

このようにして降圧フィードバック制御回路510においては、電圧VL1の電圧低下が検出されると、電源ラインSPL2に対する出力制限が行なわれる。そして、該出力制限にも拘らず電圧VL1の電圧低下が検出される場合には、Hレベルの検出信号DET1が出力される。   Thus, in step-down feedback control circuit 510, when a voltage drop of voltage VL1 is detected, output restriction on power supply line SPL2 is performed. When a voltage drop of the voltage VL1 is detected regardless of the output limitation, the H level detection signal DET1 is output.

モード判定部530は、降圧フィードバック制御回路510からHレベルの検出信号DET1を受けると、DC/DCコンバータ100の制御モードを、通常モードからバックアップモードに切り換える。そして、DC/DCコンバータ100をバックアップモードで制御することを指示する信号MDBを生成して昇圧フィードバック制御回路520へ出力する。   When mode determination unit 530 receives H level detection signal DET1 from step-down feedback control circuit 510, mode determination unit 530 switches the control mode of DC / DC converter 100 from the normal mode to the backup mode. Then, signal MDB instructing to control DC / DC converter 100 in the backup mode is generated and output to boost feedback control circuit 520.

昇圧フィードバック制御回路520は、モード判定部530から信号MDBを受けると、電源ラインSPL1の電圧VL1をモニタして、電圧VL1が目標電圧に一致するように昇降圧チョッパ回路40をフィードバック制御する。   When the boost feedback control circuit 520 receives the signal MDB from the mode determination unit 530, the boost feedback control circuit 520 monitors the voltage VL1 of the power supply line SPL1, and feedback-controls the step-up / step-down chopper circuit 40 so that the voltage VL1 matches the target voltage.

具体的には、昇圧フィードバック制御回路520は、エラーアンプEA3と、三角波発生器524と、比較器COM2と、電圧低下検出回路522とを含む。   Specifically, the boost feedback control circuit 520 includes an error amplifier EA3, a triangular wave generator 524, a comparator COM2, and a voltage drop detection circuit 522.

エラーアンプEA3は、電圧センサ42からの電源ラインSPL1の電圧VL1と、基準電圧Vstdとの誤差電圧を増幅してエラー信号として比較器COM2および電圧低下検出回路522に出力する。このとき、エラー信号は、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも低い場合には増加する方向に制御され、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも高い場合には減少する方向に制御される。   The error amplifier EA3 amplifies the error voltage between the voltage VL1 of the power supply line SPL1 from the voltage sensor 42 and the reference voltage Vstd, and outputs the amplified error signal to the comparator COM2 and the voltage drop detection circuit 522. At this time, the error signal is controlled to increase when the voltage VL1 is lower than the reference voltage Vstd, and is controlled to decrease when the voltage VL1 is higher than the reference voltage Vstd.

三角波発生器524は、三角波を発生して比較器COM2に出力する。なお、三角波の代わりに鋸波を発生するようにしてもよい。   The triangular wave generator 524 generates a triangular wave and outputs it to the comparator COM2. A sawtooth wave may be generated instead of the triangular wave.

比較器COM2は、エラーアンプEA3からのエラー信号を三角波と比較し、出力ドライブ制御回路504にPWMパルスを出力する。出力ドライブ制御回路504は、PWMパルスのデューティー比に従ってトランジスタQ7,Q8をオン/オフさせるための制御信号DRVを生成して昇降圧チョッパ回路40へ出力する。   The comparator COM2 compares the error signal from the error amplifier EA3 with a triangular wave and outputs a PWM pulse to the output drive control circuit 504. The output drive control circuit 504 generates a control signal DRV for turning on / off the transistors Q7 and Q8 in accordance with the duty ratio of the PWM pulse and outputs it to the step-up / down chopper circuit 40.

電圧低下検出回路522は、エラーアンプEA3からのエラー信号に基づいて、電圧VL1の電圧低下を検出する。このとき、電圧低下検出回路522は、電圧低下検出回路512と同様に、電圧VL1が基準電圧Vstdよりも低い場合には、電圧VL1が電圧低下したことを検出してHレベルの検出信号DET2を生成してモード判定部530へ出力する。一方、電圧VL1が基準電圧Vstd以上の場合には、電圧低下検出回路522は、Lレベルの検出信号DET2を生成してモード判定部530へ出力する。   The voltage drop detection circuit 522 detects a voltage drop of the voltage VL1 based on the error signal from the error amplifier EA3. At this time, similarly to the voltage drop detection circuit 512, the voltage drop detection circuit 522 detects that the voltage VL1 has dropped when the voltage VL1 is lower than the reference voltage Vstd, and outputs the H level detection signal DET2. Generate and output to mode determination unit 530. On the other hand, when the voltage VL1 is equal to or higher than the reference voltage Vstd, the voltage drop detection circuit 522 generates an L level detection signal DET2 and outputs the detection signal DET2 to the mode determination unit 530.

このようにして昇圧フィードバック制御回路520は、補機バッテリ20からの直流電力を昇圧して電源ラインSPL1に供給する。そして、補機バッテリ20からの電力供給によって電圧VL1の電圧低下が解消された場合には、電圧低下検出回路522からLレベルの検出信号DET2が出力される。   In this way, boost feedback control circuit 520 boosts the DC power from auxiliary battery 20 and supplies it to power supply line SPL1. When the voltage drop of the voltage VL1 is eliminated by the power supply from the auxiliary battery 20, the L level detection signal DET2 is output from the voltage drop detection circuit 522.

モード判定部530は、Lレベルの検出信号DET2を受けると、出力ドライブ制御回路504から出力される制御信号DRVに基づいて、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比(すなわち、昇圧比)が所定の閾値以下であるか否かを判定する。トランジスタQ8のデューティー比が所定の閾値を越えるときには、モード判定部530は、EPS120および高圧系補機130の消費電力が大きいと判断してバックアップモードを維持することにより、補機バッテリ20からの電力供給を継続する。   When the mode determination unit 530 receives the L level detection signal DET2, the duty ratio (that is, the step-up ratio) of the transistor Q8 of the step-up / step-down chopper circuit 40 is based on the control signal DRV output from the output drive control circuit 504. It is determined whether it is below a predetermined threshold. When the duty ratio of transistor Q8 exceeds a predetermined threshold value, mode determination unit 530 determines that the power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 is large and maintains the backup mode, so that the power from auxiliary battery 20 Continue supplying.

そして、トランジスタQ8のデューティー比が所定の閾値以下となったときには、モード判定部530は、EPS120および高圧系補機130の消費電力が低下したと判断し、バックアップモードを終了して通常モードに復帰する。   When the duty ratio of transistor Q8 becomes equal to or less than a predetermined threshold, mode determination unit 530 determines that the power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 has decreased, ends the backup mode, and returns to the normal mode. To do.

図14は、制御装置50における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。なお、図14に示す各ステップの処理は、制御装置50(図1)が図13に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。   FIG. 14 is a flowchart for realizing voltage conversion control in the control device 50. The processing of each step shown in FIG. 14 is realized by the control device 50 (FIG. 1) functioning as each control block shown in FIG.

図14を参照して、一連の制御が開始されると、降圧フィードバック制御回路510は、電圧センサ42から電源ラインSPL1の電圧VL1を取得するとともに、電圧センサ44から電源ラインSPL2の電圧VL2を取得する(ステップS21)。そして、降圧フィードバック制御回路510は、上述した方法によってエラーアンプEA1,EA2の出力信号(エラー信号)と三角波とを比較し、その比較結果に応じたデューティー比のPWMパルスを出力する。   Referring to FIG. 14, when a series of control is started, step-down feedback control circuit 510 acquires voltage VL1 of power supply line SPL1 from voltage sensor 42 and acquires voltage VL2 of power supply line SPL2 from voltage sensor 44. (Step S21). The step-down feedback control circuit 510 compares the output signals (error signals) of the error amplifiers EA1 and EA2 with the triangular wave by the method described above, and outputs a PWM pulse with a duty ratio corresponding to the comparison result.

このとき、降圧フィードバック制御回路510は、電圧VL1が所定の基準電圧Vstdよりも低いか否かを判定する(ステップS22)。電圧VL1が所定の基準電圧Vstd以上となる場合(ステップS22においてNOの場合)には、降圧フィードバック制御回路510は、電源ラインSPL2の電圧VL2および基準電圧Vrefとの誤差電圧に基づいて昇降圧チョッパ回路40を制御する(ステップS29)。これにより、電源ラインSPL2の電圧VL2は基準電圧Vrefに一致した電圧に保持される。   At this time, the step-down feedback control circuit 510 determines whether or not the voltage VL1 is lower than a predetermined reference voltage Vstd (step S22). When voltage VL1 is equal to or higher than a predetermined reference voltage Vstd (NO in step S22), step-down feedback control circuit 510 performs step-up / step-down chopper based on an error voltage between voltage VL2 of power supply line SPL2 and reference voltage Vref. The circuit 40 is controlled (step S29). As a result, the voltage VL2 of the power supply line SPL2 is held at a voltage that matches the reference voltage Vref.

これに対して、電圧VL1が所定の基準電圧Vstdよりも低い場合(ステップS22においてYESの場合)には、降圧フィードバック制御回路510は、電源ラインSPL2への出力電力を制限するように昇降圧チョッパ回路40を制御する(ステップS23)。これにより、電源ラインSPL2の電圧VL2および供給電流IL2が低下する一方で、電源ラインSPL1の電圧VL1は基準電圧Vstdに保持される。   On the other hand, when voltage VL1 is lower than predetermined reference voltage Vstd (YES in step S22), step-down feedback control circuit 510 performs step-up / step-down chopper so as to limit the output power to power supply line SPL2. The circuit 40 is controlled (step S23). As a result, the voltage VL2 and the supply current IL2 of the power supply line SPL2 are reduced, while the voltage VL1 of the power supply line SPL1 is held at the reference voltage Vstd.

このとき、降圧フィードバック制御回路510では、電圧低下検出回路512が電圧VL1の電圧低下を検出する。具体的には、電圧低下検出回路512は、電圧VL1が所定の基準電圧Vstdよりも低いか否かを判定する(ステップS24)。   At this time, in the step-down feedback control circuit 510, the voltage drop detection circuit 512 detects a voltage drop of the voltage VL1. Specifically, the voltage drop detection circuit 512 determines whether or not the voltage VL1 is lower than a predetermined reference voltage Vstd (step S24).

電圧VL1が所定の基準電圧Vstd以上となる場合(ステップS24においてNOの場合)には、電圧低下検出回路512は、Lレベルの検出信号DET1をモード判定部530へ出力する。モード判定部530は、Lレベルの検出信号DET1を受けると、DC/DCコンバータ100の制御モードを通常モードに維持する。そして、降圧フィードバック制御回路510は最初の処理に戻る。   When voltage VL1 is equal to or higher than predetermined reference voltage Vstd (NO in step S24), voltage drop detection circuit 512 outputs L level detection signal DET1 to mode determination unit 530. Upon receiving L level detection signal DET1, mode determination unit 530 maintains the control mode of DC / DC converter 100 in the normal mode. Then, the step-down feedback control circuit 510 returns to the first process.

これに対して、電圧VL1が所定の基準電圧Vthを下回る場合(ステップS24においてYESの場合)には、電圧低下検出回路512は、電圧VL1が電圧低下したことを検出してHレベルの検出信号DET1をモード判定部530へ出力する。モード判定部530は、Hレベルの検出信号DET1を受けると、DC/DCコンバータ100の制御モードをバックアップモードに決定する(ステップS25)。昇圧フィードバック制御回路520は、電圧センサ42から電源ラインSPL1の電圧VL1を取得すると、上述した方法によってエラーアンプEA3の出力信号(エラー信号)と三角波とを比較し、その比較結果に応じたデューティー比のPWMパルスを出力する。これにより、電源ラインSPL1に対しては、昇降圧チョッパ回路40が昇圧動作を行なうことにより補機バッテリ20からの直流電力が昇圧されて供給される。   On the other hand, when voltage VL1 is lower than predetermined reference voltage Vth (YES in step S24), voltage drop detection circuit 512 detects that voltage VL1 has dropped and detects an H level detection signal. DET1 is output to the mode determination unit 530. Upon receiving H level detection signal DET1, mode determination unit 530 determines the control mode of DC / DC converter 100 to be the backup mode (step S25). When the voltage feedback control circuit 520 obtains the voltage VL1 of the power supply line SPL1 from the voltage sensor 42, the booster feedback control circuit 520 compares the output signal (error signal) of the error amplifier EA3 with the triangular wave by the method described above, and the duty ratio according to the comparison result. The PWM pulse is output. Thereby, DC power from auxiliary battery 20 is boosted and supplied to power supply line SPL1 by boosting / lowering chopper circuit 40 performing a boosting operation.

このバックアップモードの実行中において、昇圧フィードバック制御回路520内の電圧低下検出回路522は、上記ステップS24と同じ手順により電圧VL1の電圧低下を検出する(ステップS26)。   During execution of this backup mode, the voltage drop detection circuit 522 in the boost feedback control circuit 520 detects the voltage drop of the voltage VL1 by the same procedure as the above step S24 (step S26).

電圧VL1が所定の基準電圧Vstdを下回る場合(ステップS26においてYESの場合)には、電圧低下検出回路522は、電圧VL1が電圧低下したことを検出してHレベルの検出信号DET2をモード判定部530へ出力する。モード判定部530は、Hレベルの検出信号DET2を受けると、DC/DCコンバータ100の制御モードをバックアップモードに維持する。そして、昇圧フィードバック制御回路520は処理をステップS25に戻す。   When voltage VL1 is lower than predetermined reference voltage Vstd (YES in step S26), voltage drop detection circuit 522 detects that voltage VL1 has dropped, and uses H level detection signal DET2 as a mode determination unit. Output to 530. When mode determination unit 530 receives H level detection signal DET2, mode control unit 530 maintains the control mode of DC / DC converter 100 in the backup mode. Then, the boost feedback control circuit 520 returns the process to step S25.

これに対して、電圧VL1が所定の基準電圧Vstd以上となる場合(ステップS26においてNOの場合)には、電圧低下検出回路522はLレベルの検出信号DET2をモード判定部530へ出力する。モード判定部530は、Lレベルの検出信号DET2を受けると、出力ドライブ制御回路504から出力される制御信号DRVに基づいて、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比(すなわち、昇圧比)が所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS27)。   On the other hand, when voltage VL1 is equal to or higher than predetermined reference voltage Vstd (NO in step S26), voltage drop detection circuit 522 outputs L level detection signal DET2 to mode determination unit 530. When the mode determination unit 530 receives the L level detection signal DET2, the duty ratio (that is, the step-up ratio) of the transistor Q8 of the step-up / step-down chopper circuit 40 is based on the control signal DRV output from the output drive control circuit 504. It is determined whether or not it is below a predetermined threshold (step S27).

昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比が所定の閾値を越える場合(ステップS27においてNOの場合)には、モード判定部530は、EPS120および高圧系補機130の消費電力が大きいと判断して処理をステップS25に戻すことにより、補機バッテリ20からの電力供給を継続する。   When the duty ratio of transistor Q8 of step-up / step-down chopper circuit 40 exceeds a predetermined threshold (NO in step S27), mode determination unit 530 determines that the power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 is large. By returning the process to step S25, the power supply from the auxiliary battery 20 is continued.

そして、昇降圧チョッパ回路40のトランジスタQ8のデューティー比が所定の閾値以下となった場合(ステップS27においてYESの場合)には、モード判定部530は、EPS120および高圧系補機130の消費電力が低下したと判断して、通常モードに復帰する(ステップS28)。   When the duty ratio of transistor Q8 of step-up / step-down chopper circuit 40 is equal to or smaller than a predetermined threshold (YES in step S27), mode determination unit 530 determines that the power consumption of EPS 120 and high-voltage auxiliary machine 130 is low. It is determined that the voltage has decreased, and the normal mode is restored (step S28).

本実施の形態においては、スイッチング電源回路30が「スイッチング電源回路」に相当し、昇降圧チョッパ回路40が「電圧変換装置」に相当し、補機バッテリ20が「蓄電部」に相当する。そして、制御装置50が「電圧低下検出手段」、「降圧制御手段」および「昇圧制御手段」を実現する。   In the present embodiment, the switching power supply circuit 30 corresponds to a “switching power supply circuit”, the step-up / step-down chopper circuit 40 corresponds to a “voltage conversion device”, and the auxiliary battery 20 corresponds to a “power storage unit”. The control device 50 implements “voltage drop detection means”, “step-down control means”, and “step-up control means”.

以上のように、この発明の実施の形態3によれば、電源ラインSPL2に対する出力制限によっても電源ラインSPL1の電圧低下を解消できない場合には、昇降圧チョッパ回路40を降圧動作から昇圧動作に切り換えることによって電源ラインSPL2に接続される補機バッテリ20から電源ラインSPL1に電力を供給することにより、電源ラインSPL1の電圧低下を防止することができる。その結果、EPS120および高圧系補機130の安定動作が確実に保証されるため、車両の走行性能をより一層向上することができる。   As described above, according to the third embodiment of the present invention, when the voltage drop of power supply line SPL1 cannot be eliminated even by the output restriction on power supply line SPL2, step-up / step-down chopper circuit 40 is switched from the step-down operation to the step-up operation. Thus, by supplying power from the auxiliary battery 20 connected to the power supply line SPL2 to the power supply line SPL1, it is possible to prevent a voltage drop in the power supply line SPL1. As a result, since the stable operation of the EPS 120 and the high-voltage auxiliary machine 130 is reliably ensured, the running performance of the vehicle can be further improved.

(変更例)
なお、図2に示されるスイッチング電源回路30については、トランスTrの1次側コイルL2に接続されたトランジスタQ1〜Q4のスイッチング動作におけるデューティー比を、電源ラインSPL1の電圧VL1をモニタしてこれをフィードバックさせることにより可変に設定する構成としたが、スイッチング動作時の電力損失が最小となるデューティー比(50%)に固定する構成としても良い。
(Example of change)
2, the duty ratio in the switching operation of the transistors Q1 to Q4 connected to the primary coil L2 of the transformer Tr is monitored by monitoring the voltage VL1 of the power supply line SPL1. Although it is configured to be variably set by feedback, it may be configured to be fixed to a duty ratio (50%) that minimizes power loss during switching operation.

このような構成としたことにより、DC/DCコンバータ100における電力損失を低減して、電圧変換効率を高めることができる。なお、電源ラインSPL1の電圧VL1は、入力直流電圧VHの変動に比例して変動することになるが、供給電圧の変動が動作性能に与える影響度が小さい高圧系補機130に対しては安定動作を保つことができる。   With such a configuration, it is possible to reduce power loss in the DC / DC converter 100 and increase voltage conversion efficiency. The voltage VL1 of the power supply line SPL1 varies in proportion to the variation of the input DC voltage VH, but is stable for the high-voltage auxiliary machine 130 in which the variation of the supply voltage has a small influence on the operation performance. The operation can be kept.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明は、蓄電部からの直流電力を複数の異なる電圧に降圧して複数の補機負荷にそれぞれ供給する電源装置およびそれを搭載した電動車両に利用することができる。   The present invention can be used for a power supply apparatus that steps down DC power from a power storage unit to a plurality of different voltages and supplies them to a plurality of auxiliary loads, and an electric vehicle equipped with the power supply apparatus.

この発明の実施の形態1に係る電源装置を搭載した電動車両の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric vehicle carrying the power supply device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1のDC/DCコンバータの構成を示した回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration of the DC / DC converter of FIG. 1. 図2のDC/DCコンバータで実行される電圧変換動作について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the voltage conversion operation | movement performed with the DC / DC converter of FIG. この発明の実施の形態1に従う制御装置における制御構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure in the control apparatus according to Embodiment 1 of this invention. 検出信号に基づいて決定される制御モードと、決定された制御モードに基づいて生成される制御指令とを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control mode determined based on a detection signal, and the control command produced | generated based on the determined control mode. 制御装置における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。It is a flowchart for implement | achieving voltage conversion control in a control apparatus. 電源ラインからEPSおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the power supplied from a power supply line to EPS and a high voltage system auxiliary machine, and the power supplied from a power supply line to an auxiliary machine battery and a low voltage system auxiliary machine. この発明の実施の形態2に従う電源ラインからEPSおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the power supplied from the power supply line to EPS and a high voltage system auxiliary machine according to Embodiment 2 of this invention, and the power supplied from a power supply line to an auxiliary battery and a low voltage system auxiliary machine. この発明の実施の形態2に従う制御装置における制御構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure in the control apparatus according to Embodiment 2 of this invention. 制御装置における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。It is a flowchart for implement | achieving voltage conversion control in a control apparatus. 電源ラインからEPSおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the power supplied from a power supply line to EPS and a high voltage system auxiliary machine, and the power supplied from a power supply line to an auxiliary machine battery and a low voltage system auxiliary machine. この発明の実施の形態3に従う電源ラインからEPSおよび高圧系補機への供給電力と電源ラインから補機バッテリおよび低圧系補機への供給電力との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the power supplied from the power supply line to EPS and a high voltage system auxiliary machine according to Embodiment 3 of this invention, and the power supplied from a power supply line to an auxiliary battery and a low voltage system auxiliary machine. この発明の実施の形態3に従う制御装置における制御構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure in the control apparatus according to Embodiment 3 of this invention. 制御装置における電圧変換制御を実現するためのフローチャートである。It is a flowchart for implement | achieving voltage conversion control in a control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 高電圧バッテリ、12 昇圧コンバータ、14 インバータ、20 補機バッテリ、30 スイッチング電源回路、40 昇降圧チョッパ回路、42,44 電圧センサ、50 制御装置、100 DC/DCコンバータ、110 低圧系補機、120 EPS、130 高圧系補機、502 スイッチング制御回路、504 出力ドライブ制御回路、506,512,522 電圧低下検出回路、508 バックアップモード判定回路、510 降圧フィードバック制御回路、514,524 三角波発生器、520 昇圧フィードバック制御回路、530 モード判定部、C1〜C4 平滑コンデンサ、COM1,COM2 比較器、D1〜D8 ダイオード、EA1,EA2,EA3 エラーアンプ、L1〜L8 コイル、M1 モータ、PL1,PL2,SPL1,SPL2 電源ライン、Q1〜Q8 トランジスタ、SL1,SL2 接地ライン、Tr トランス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 High voltage battery, 12 Boost converter, 14 Inverter, 20 Auxiliary battery, 30 Switching power supply circuit, 40 Buck-boost chopper circuit, 42,44 Voltage sensor, 50 Control apparatus, 100 DC / DC converter, 110 Low voltage system auxiliary machine, 120 EPS, 130 High-voltage auxiliary machine, 502 Switching control circuit, 504 Output drive control circuit, 506, 512, 522 Voltage drop detection circuit, 508 Backup mode determination circuit, 510 Step-down feedback control circuit, 514, 524 Triangular wave generator, 520 Boost feedback control circuit, 530 mode determination unit, C1-C4 smoothing capacitor, COM1, COM2 comparator, D1-D8 diode, EA1, EA2, EA3 error amplifier, L1-L8 coil, M1 motor, PL1, PL2, SPL1, SPL2 Power line, Q1-Q8 transistors, SL1, SL2 ground line, Tr transformer.

Claims (12)

スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第1の電圧を第1電源線に出力するスイッチング電源回路と、
前記第1電源線に接続され、前記第1の電圧を受けて駆動する電気負荷と、
前記第1電源線からの前記第1の電圧を第2の電圧に降圧して第2電源線に出力する降圧機能を有する電圧変換回路と、
前記第2電源線に接続され、前記第2の電圧を受けて充電される蓄電部とを備え、
前記電圧変換回路は、前記蓄電部から前記第2電源線に供給される前記第2の電圧を昇圧して前記第1電源線に供給する昇圧機能をさらに有する、電源装置。
A switching power supply circuit for stepping down the power supply voltage from the power supply and outputting the first voltage to the first power supply line by the switching operation of the switching element;
An electrical load connected to the first power supply line and driven by receiving the first voltage;
A voltage conversion circuit having a step-down function of stepping down the first voltage from the first power supply line to a second voltage and outputting it to a second power supply line;
A power storage unit connected to the second power supply line and charged by receiving the second voltage;
The voltage conversion circuit further has a boosting function of boosting the second voltage supplied from the power storage unit to the second power supply line and supplying the second voltage to the first power supply line.
前記電圧変換回路は、前記スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたときには、前記蓄電部からの前記第2の電圧を昇圧して前記第1電源線に供給する、請求項1に記載の電源装置。   2. The power supply device according to claim 1, wherein when the step-down function of the switching power supply circuit is impaired, the voltage conversion circuit boosts the second voltage from the power storage unit and supplies the second voltage to the first power supply line. . 前記第1電源線の電圧が所定の閾値電圧以下となる期間が所定期間以上継続したときに、前記スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことを検出する電圧低下検出手段と、
前記スイッチング電源回路の降圧機能が損なわれたことが検出されたときには、前記スイッチング動作を停止するとともに、前記電圧変換回路に昇圧指令を出力する制御手段とをさらに備える、請求項2に記載の電源装置。
Voltage drop detection means for detecting that the step-down function of the switching power supply circuit is impaired when a period in which the voltage of the first power supply line is equal to or lower than a predetermined threshold voltage continues for a predetermined period or more;
The power supply according to claim 2, further comprising a control unit that stops the switching operation and outputs a boost command to the voltage conversion circuit when it is detected that the step-down function of the switching power supply circuit is impaired. apparatus.
前記電圧変換回路は、前記第1電源線と前記第2電源線との間に接続される第1のスイッチング素子と、前記第2電源線と接地線との間に接続される第2のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と前記第2電源線との間に接続されるリアクトルとからなり、
前記制御手段は、前記第1のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第1電源線の電圧が前記第1の電圧となるデューティー比を設定して前記第2のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項3に記載の電源装置。
The voltage conversion circuit includes a first switching element connected between the first power supply line and the second power supply line, and a second switching connected between the second power supply line and the ground line. A chopper circuit including at least an element, and a reactor connected between a connection point of the first and second switching elements and the second power supply line,
The control means maintains the first switching element in an off state and sets a duty ratio at which the voltage of the first power supply line becomes the first voltage to control the switching of the second switching element. The power supply device according to claim 3.
前記チョッパ回路は、前記第1および第2のスイッチング素子の各々に逆並列に接続されたダイオードをさらに含み、
前記制御手段は、前記電圧変換回路の昇圧機能が損なわれたときには、前記電圧変換回路に前記昇圧機能の停止指令を出力する、請求項3に記載の電源装置。
The chopper circuit further includes a diode connected in antiparallel to each of the first and second switching elements,
The power supply device according to claim 3, wherein the control means outputs a stop command for the boosting function to the voltage conversion circuit when the boosting function of the voltage conversion circuit is impaired.
スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第1の電圧を第1電源線に出力するスイッチング電源回路と、
前記第1電源線に接続され、前記第1の電圧を受けて駆動する電気負荷と、
前記第1電源線からの前記第1の電圧を第2の電圧に降圧して第2電源線に出力する電圧変換回路と、
前記第2電源線に接続され、前記第2の電圧を受けて充電される蓄電部と、
前記第1電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、
前記第1電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第2電源線に対する出力制限を行なうように前記電圧変換回路を制御する制御手段とを備える、電源装置。
A switching power supply circuit for stepping down the power supply voltage from the power supply and outputting the first voltage to the first power supply line by the switching operation of the switching element;
An electrical load connected to the first power supply line and driven by receiving the first voltage;
A voltage conversion circuit for stepping down the first voltage from the first power supply line to a second voltage and outputting it to a second power supply line;
A power storage unit connected to the second power supply line and charged by receiving the second voltage;
Voltage drop detection means for detecting a voltage drop in the first power supply line;
A power supply apparatus comprising: control means for controlling the voltage conversion circuit so as to perform output restriction on the second power supply line when a voltage drop of the first power supply line is detected.
前記電圧変換回路は、前記第1電源線と前記第2電源線との間に接続される第1のスイッチング素子と、前記第2電源線と接地線との間に接続される第2のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と前記第2電源線との間に接続されるリアクトルとからなり、
前記制御手段は、前記第1電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第2のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第2電源線の電圧が前記第2の電圧を下回るデューティー比を設定して前記第1のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項6に記載の電源装置。
The voltage conversion circuit includes a first switching element connected between the first power supply line and the second power supply line, and a second switching connected between the second power supply line and the ground line. A chopper circuit including at least an element, and a reactor connected between a connection point of the first and second switching elements and the second power supply line,
When the voltage drop of the first power supply line is detected, the control means maintains the second switching element in an off state, and a duty ratio in which the voltage of the second power supply line is lower than the second voltage. The power supply device according to claim 6, wherein the first switching element is subjected to switching control by setting the value.
スイッチング素子のスイッチング動作により、電源からの電源電圧を降圧して第1の電圧を第1電源線に出力するスイッチング電源回路と、
前記第1電源線に接続され、前記第1の電圧を受けて駆動する電気負荷と、
前記第1電源線からの前記第1の電圧を第2の電圧に降圧して第2電源線に出力する電圧変換回路と、
前記第2電源線に接続され、前記第2の電圧を受けて充電される蓄電部と、
前記第1電源線の電圧低下を検出する電圧低下検出手段と、
前記第1電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第2電源線に対する出力制限を行なうように前記電圧変換回路に降圧指令を出力する降圧制御手段と、
前記出力制限の実行中に前記第1電源線の電圧低下が検出されたときには、前記電圧変換回路に昇圧指令を出力する昇圧制御手段とを備える、電源装置。
A switching power supply circuit for stepping down the power supply voltage from the power supply and outputting the first voltage to the first power supply line by the switching operation of the switching element;
An electrical load connected to the first power supply line and driven by receiving the first voltage;
A voltage conversion circuit for stepping down the first voltage from the first power supply line to a second voltage and outputting it to a second power supply line;
A power storage unit connected to the second power supply line and charged by receiving the second voltage;
Voltage drop detection means for detecting a voltage drop in the first power supply line;
A step-down control means for outputting a step-down command to the voltage conversion circuit so as to limit the output to the second power line when a voltage drop of the first power line is detected;
A power supply apparatus comprising boost control means for outputting a boost command to the voltage conversion circuit when a voltage drop of the first power supply line is detected during execution of the output restriction.
前記電圧変換回路は、前記第1電源線と前記第2電源線との間に接続される第1のスイッチング素子と、前記第2電源線と接地線との間に接続される第2のスイッチング素子とを少なくとも含むチョッパ回路と、前記第1および第2のスイッチング素子の接続点と前記第2電源線との間に接続されるリアクトルとからなり、
前記降圧制御手段は、前記第1電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第2のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第2電源線の電圧が前記第2の電圧を下回るデューティー比を設定して前記第1のスイッチング素子をスイッチング制御し、
前記昇圧制御手段は、前記第1電源線の電圧低下が検出されたときには、前記第1のスイッチング素子をオフ状態に維持するとともに、前記第1電源線の電圧が前記第1の電圧となるデューティー比を設定して前記第2のスイッチング素子をスイッチング制御する、請求項8に記載の電源装置。
The voltage conversion circuit includes a first switching element connected between the first power supply line and the second power supply line, and a second switching connected between the second power supply line and the ground line. A chopper circuit including at least an element, and a reactor connected between a connection point of the first and second switching elements and the second power supply line,
When the voltage drop of the first power supply line is detected, the step-down control means maintains the second switching element in an OFF state, and the duty of the voltage of the second power supply line being lower than the second voltage Setting the ratio to control the switching of the first switching element;
When the voltage drop of the first power supply line is detected, the boost control means maintains the first switching element in an off state, and a duty at which the voltage of the first power supply line becomes the first voltage. The power supply device according to claim 8, wherein a ratio is set to control switching of the second switching element.
前記スイッチング動作におけるデューティー比を固定して前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御手段とをさらに備える、請求項1に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 1, further comprising: a control unit that performs switching control of the switching element while fixing a duty ratio in the switching operation. 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の電源装置を搭載した車両。   A vehicle equipped with the power supply device according to any one of claims 1 to 10. 前記車両は、前記電源から電力を受けて車輪を駆動する回転電機を含み、
前記電気負荷は、前記車両の運転走行制御装置を含む、請求項11に記載の車両。
The vehicle includes a rotating electrical machine that receives power from the power source and drives wheels,
The vehicle according to claim 11, wherein the electric load includes a driving control device for the vehicle.
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