JPH0595673A

JPH0595673A - Ｄｃ−ｄｃコンバータ

Info

Publication number: JPH0595673A
Application number: JP10216291A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Suzuki; 孝幸鈴木; Tetsuo Koike; 哲夫小池; Atsumi Obata; 篤臣小幡; Kunitoshi Shimizu; 邦敏清水; Shuichi Oi; 修一大井; Hiroshi Fujihashi; 博藤橋; Kuniharu Ogawa; 邦晴小川; Sadaji Kumagai; 貞二熊谷
Original assignee: INTEGURAN KK; Hino Motors Ltd; Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: INTEGURAN KK; Hino Motors Ltd; Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1993-04-16
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JP2769051B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ＤＣ−ＤＣコンバータのモジュールで定格出
力電圧、定格出力電流に変換して出力することを前提に
し、更に必要時に定格出力電流以上の大電流も一時的に
出力することを可能にする。【構成】ＤＣ−ＤＣコンバータ20においてスイッチン
グ方式の手段により入力する直流電圧を所定の直流電圧
に変換し、過電流検知回路27で基準電圧と負荷電流によ
る比較電圧とを比較して過電流を検知し、所定の定格出
力電流に制限するように構成されるモジュール20a で、
過電流検知回路20a に必要時に一時的に基準電圧を増大
するように変化するパワーアップ回路31を付加し、パワ
ーアップ回路を31作動して過電流検知回路27の基準電圧
を増大し、これに伴い負荷電流を一時的に定格出力電流
以上に増して大電流仕様の負荷に給電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリ等の直流電源
の高電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータに関し、特に出力電流を必要時に一時的に
パワーアップする手段を付加したＤＣ−ＤＣコンバータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、本件出願人によりディーゼルエン
ジンの車両にリターダ制御装置を装備したシステムが提
案されている。このリターダ制御装置のシステムは、電
動機及び発電機として作動する誘導機をディーゼルエン
ジンの駆動系に装着し、この誘導機の発電モード制御で
電気制動してエンジンブレーキ効果を増大し、且つこの
とき機械エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに
充電するように回生する。また、バッテリ電源により誘
導機の電動モード制御で補助加速し、エンジン出力を増
大し、排気ガスを低減することが基本的な構成になって
いる。一方、この場合のバッテリの直流電源は他の用途
にも利用することが可能であり、このためＤＣ−ＤＣコ
ンバータにより所定の直流電圧に変換して、ディーゼル
エンジンや車両の種々の電装品にも給電するようになっ
ている。また、このような誘導機の制御に用いられる電
力は必然的に大きく、これに対し大電流型に設定すると
誘導機のコイルを太くしたり、抵抗を低減する等の対策
が必要になって重量の増大、漏電問題を招いて好ましく
無い。そこで、誘導機の電力制御系は高電圧型に設定さ
れ、このためバッテリの電源電圧も高電圧に設定され
る。従って、上記ＤＣ−ＤＣコンバータは、効率良く高
電圧を低電圧に変換することが可能な定電圧型に構成
し、更に電装品の種々の電気的要求に対応するように構
成することが必要になる。

【０００３】従来、上述のように大容量の直流電源に適
応され、高い効率で電圧変換率の比較的大きいＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータは、スイッチング方式の定電圧電源回路に
構成されている。即ち、ＤＣ−ＡＣインバータに整流回
路を組合わせて構成され、パワートランジスタ等を有す
るスイッチング回路により入力の直流電圧を高周波入力
に変換し、この高周波入力を電源トランスで変圧しダイ
オードにより脈流出力を取出し、コンデンサの整流回路
で整流し、更にチョークコイルのフィルタ回路で平滑化
して所定の直流電圧を出力する。また、出力電圧の変化
に応じて制御回路によりスイッチング回路のスイッチン
グ周波数を調整して、定電圧に保つようになっている。
一方、この定電圧型において出力端子のショート等によ
り過電流が流れて種々の素子を破壊するのを防止するた
め、過電流防止の保護回路が設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＤＣ−ＤＣコンバータの構成にあっては、常に定格
の直流電圧に変換する。また、電流に関しては過電流の
保護回路の制限電流値により定格電流以下に制限されて
いるので、一時的にパワーアップした大電流を出力する
ことができない。ここで、上述のようなディーゼルエン
ジンでは、吸気系に予熱ヒータが装着され、キースイッ
チのスタータ位置の前に予熱位置が設けられている。そ
して、低温始動時には予熱位置で所定時間予熱ヒータに
給電して吸気予熱し、その後にスタータ位置で始動して
筒内の自然着火による燃焼を良好に行う構成になってい
る。そこで、リターダ制御装置のシステムにおいて、こ
の低温始動時にＤＣ−ＤＣコンバータにより予熱ヒータ
に給電することが考えられる。この場合の予熱ヒータに
必要な電力は、低温時に限定され且つ短時間ではある
が、他の電装品の電力より大きい。従って、上記従来の
ＤＣ−ＤＣコンバータにより予熱ヒータに給電するに
は、この電力を出力する専用の変換回路を設けることが
必要になって、構造の複雑化、コスト高等を招く。

【０００５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであってその目的は、定格出力電圧、定格出力
電流に変換して出力することを前提にし、更に必要時に
定格出力電流以上の大電流も一時的に出力することが可
能なＤＣ−ＤＣコンバータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明は、ＤＣ−ＤＣコンバータにおいてスイッ
チング方式の手段により入力する直流電圧を所定の直流
電圧に変換し、過電流検知回路で基準電圧と負荷電流に
よる比較電圧とを比較して過電流を検知し、所定の定格
出力電流に制限するように構成されるモジュールで、過
電流検知回路に必要時に一時的に基準電圧を増大するよ
うに変化するパワーアップ回路を付加することを主要な
特徴とする。そして、パワーアップ回路を作動して過電
流検知回路の基準電圧を増大し、これに伴い負荷電流を
一時的に定格出力電流以上に増して大電流仕様の負荷に
給電することを可能にする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの原理と、
リターダ付ディーゼルエンジンに適応した実施例を示す
構成図である。先ず、ディーゼルエンジンのリターダ制
御装置のシステムについて説明すると、ディーゼルエン
ジン１の駆動系のフライホイール２に電動機及び発電機
として作動する誘導機11が装着され、フライホイール２
がクラッチ３を介して変速機４以降に連結されている。
リターダ制御装置10は誘導機11がインバータ回路12を介
してバッテリ13に電力制御可能に接続され、制御回路14
の電動モード信号によりインバータ回路12で誘導機11に
バッテリ電源を供給し且つ進んだ回転磁界を生じ、電動
機として作動して補助加速する。また、発電モード信号
によりインバータ回路12で誘導機11に遅れた回転磁界を
生じ、発電機として作動して電気制動し、このとき生じ
た電気エネルギを回生してバッテリ13に充電するように
構成される。

【０００８】次に、上記バッテリ13の直流電源による各
種電装品の給電システムについて説明すると、バッテリ
13にＤＣ−ＤＣコンバータ20が接続される。このＤＣ−
ＤＣコンバータ20の正の出力側が各種電装品７及びディ
ーゼルエンジン１の吸気管５の内部に装着される予熱ヒ
ータ６に接続されている。また、ディーゼルエンジン１
のキースイッチ15は回転方向にＯＦＦ、ＡＣＣ、ＯＮ、
予熱、スタータの各位置が順次配置され、誤操作防止の
ため予熱位置の信号が所定時間以上タイマ回路16に入力
するとタイマ出力オンし、スタータ位置の信号が入力す
るとタイマ出力オフするようになっている。上記予熱ヒ
ータ６の回路には予熱スイッチ17が、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ20に対してはパワーアップスイッチ18が設けられ、
タイマ回路16によりこれらのスイッチ17,18 をオン、オ
フするように回路構成される。

【０００９】ＤＣ−ＤＣコンバータ20は１つのモジュー
ル20a にバッテリ13と接続されるスイッチング回路21を
有し、このスイッチング回路21が電源トランス22、整流
回路23、フィルタ回路24に接続され、バッテリ13の直流
電圧をスイッチング方式で所定の直流電圧に変換して出
力するようになっている。出力側には電圧検知回路25が
接続されて出力電圧と定格の基準電圧との偏差を求め、
この偏差に応じて制御回路26によりスイッチング回路21
のスイッチング周波数を調整する。また、基準電圧回路
28、比較電圧回路29、両電圧を比較するオペアンプ30を
有する過電流検知回路27が接続されて、基準電圧に対し
所定の抵抗の負荷電流による比較電圧を比較し、負荷電
流が定格出力電流以上に増大すると、オペアンプ30から
制御回路26に制限信号を出力して電流制限するようにフ
ィードバック制御するようになっている。そして、この
過電流検知回路27の基準電圧回路28にパワーアップ回路
31が接続され、パワーアップ回路31にパワーアップスイ
ッチ18が接続され、スイッチオン信号によりパワーアッ
プ回路31を作動するようになっている。

【００１０】次いで、この実施例の動作について説明す
る。車両走行時の定常走行、制動時にはリターダ制御装
置10が発電モードで制御され、ディーゼルエンジン１の
駆動系の誘導機11で生じる電気エネルギを回生してバッ
テリ13に充電される。そして、このバッテリ13の電源
は、加速時にリターダ制御装置10が電動モードで制御さ
れると誘導機11に給電され、補助加速に使用される。ま
た、バッテリ13の直流高電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ20
のモジュール20a のスイッチング回路21で高周波入力に
変換され、電源トランス22で所定の電圧に変換され、整
流回路23で整流され、フィルタ回路24で平滑化して所定
の低い直流電圧に変換される。このとき、出力電圧が定
電圧制御され、過電流検知で電流制限されるのであり、
こうして定格の電圧と電流が出力する。そして、この定
格電圧が電装品７に印加しその負荷に応じた電流が流れ
て正常に給電され、上記バッテリ電源が低電圧仕様の電
装品７にも使用される。一方、低温の始動時にキースイ
ッチ15を予熱位置に所定時間セットすると、タイマ回路
16により予熱スイッチ17がオンして予熱回路が導通す
る。また、パワーアップスイッチ18がオンしてモジュー
ル20a の過電流検知回路27の基準電圧がパワーアップ回
路31により増大されるのであり、これにより一時的に予
熱ヒータ６に定格電流より大きい電流が供給されて、デ
ィーゼルエンジン１の吸気系の空気を効果的に予熱す
る。その後、キースイッチ15をスタータ位置にすると、
予熱された空気が吸入されて良好に着火燃焼することに
なる。また、このスタータ位置では上記両スイッチ17,1
8 がオフして、予熱ヒータ６の大電流発生及び給電が停
止することになり、こうして上記バッテリ電源が大電流
仕様の予熱ヒータ６にも使用される。

【００１１】図２は過電流検知回路27の具体的な実施例
を示す回路図であり、基準電圧回路28として正極結線Ｌ
₁ が定電圧源Ｖ_REF 、２つの抵抗Ｒａ，Ｒｂを介し
て負極結線Ｌ₂ に接続し、両抵抗Ｒａ，Ｒｂの間から
オペアンプ30の正相入力に接続する。比較電圧回路29と
して負極結線Ｌ₂ の抵抗Ｒｓがオペアンプ30の逆相入
力に接続する。また、パワーアップ回路31として抵抗Ｒ
ａに対し並列に定電圧源Ｖ_REF 、トランジスタＱ
₁ 、抵抗Ｒｄが接続し、トランジスタＱ₁ のベ−ス
がＭＯＳＦＥＴＱ₂ を介して抵抗Ｒｓに接続する。そ
して、ＭＯＳＦＥＴＱ₂ のゲートにパワーアップスイ
ッチ18が接続し、正極結線Ｌ₁の端子に予熱スイッチ1
7、予熱ヒータ６が接続して構成される。

【００１２】この実施例により、通常時は両スイッチ1
7,18 がオフしてトランジスタＱ₁とＭＯＳＦＥＴＱ₂
もオフし、抵抗Ｒｄが非通電される。このため、オペ
アンプ30の正相入力の基準電圧は抵抗Ｒａ，Ｒｂにより
設定され、この場合の基準電圧Ｖ_a1は以下のようにな
る。Ｖ_a1＝Ｖ_REF ・Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ）また、比較電圧Ｖ_b は抵抗Ｒｓと負荷電流Ｉにより、Ｖ_b ＝Ｒｓ・Ｉで表わされ、これらを図示すると図３のようになる。従
って、負荷電流Ｉが小さくて、Ｖ_b ＜Ｖ_a1の場合は図
３の「イ」点にあり、負荷電流Ｉと共に比較電圧Ｖ_b
が増大して基準電圧Ｖ_a1以上になると、過電流検知され
てオペアンプ30によりＶ_b ＝Ｖ_a1に制限され、この場
合の負荷電流Ｉは「ロ」点の定格出力電流Ｉ_K1となる。
一方、低温始動時に両スイッチ17,18 がオンすると、Ｍ
ＯＳＦＥＴＱ₂ がオンしてトランジスタＱ₁ もオン
し、抵抗Ｒｄが抵抗Ｒａに並列接続して通電する。この
ため、この場合の基準電圧Ｖ_a2は３つの抵抗Ｒａ，Ｒ
ｂ，Ｒｄにより、Ｖ_a2＝Ｖ_REF ・Ｒｂ／（Ｒｘ＋Ｒｂ）Ｒｘ＝Ｒａ・Ｒｄ／（Ｒａ＋Ｒｄ）で表わされ、図３のように増大変化される。従って、負
荷電流Ｉを「ニ」点のように定格出力電流以上に増大さ
せることができ、比較電圧Ｖ_b がこの高い基準電圧Ｖ
_a2以上になると過電流検知され、負荷電流Ｉが基準電圧
Ｖ_a2と一定の抵抗ＲｓによるＩ_K2に制限される。尚、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ20ではモジュール20aが例えば６個
設置されており、全体の負荷電流Ｉは上述の６倍にな
り、このことから予熱ヒータ６の電流は非常に大きくな
ることがわかる。また、パワーアップ動作は外気温の低
い低温時の短時間であるため、一時的に素子の温度上昇
が大きくても、破損等の問題は生じない。

【００１３】図４は不必要な高温始動時に運転者によ
り、誤ってパワーアップ動作することを防止するように
フェイルセーフ機能する実施例を示す要部の回路図であ
り、この実施例においてはパワーアップスイッチ18に直
列にサーモスイッチ32が接続される。このサーモスイッ
チ32は、水温、外気温、ケース温度等を検知し、低温時
にオンして高温時にオフするものである。

【００１４】図５は他の実施例であり、パワーアップ回
路31の定電圧源Ｖ_REF の入力側に同様のサーモスイッ
チ32が接続される。これにより、低温時にのみサーモス
イッチ32がオンしてパワーアップ動作し、不必要な高温
時には運転者の操作に関係なくパワーアップ動作がキャ
ンセルされ、同時に放熱の悪い条件で素子の温度ストレ
スが増大しないように保護される。

【００１５】以上、本発明の実施例について説明した
が、パワーアップ回路は実施例のみに限定されない。Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータは実施例以外の全ての用途に適応で
きることは勿論である。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明はＤＣ−
ＤＣコンバータにおいて定格出力電流以上の大電流を出
力するパワーアップ回路が付加されるので、一時的に大
電流を必要とする負荷にもそのまま適応できて、用途が
拡大する。パワーアップ回路は過電流検知して保護する
回路を利用して、その基準電圧を増大変化するように構
成されるので、構造が簡素化し、パワーアップ動作の電
流設定の自由度も大きい。パワーアップ動作に対しては
サーモスイッチ等により容易にフェイルセーフ機能を付
与することができ、このフェイルセーフ機能により素子
の破損等を確実に防止できる。実施例のようにパワーア
ップ動作をディーゼルエンジンの低温始動時の予熱ヒー
タの給電に適応するものでは、最適に吸気予熱すること
ができ、素子の温度ストレスも少なくなって好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＤＣ−ＤＣコンバータの原理を、リタ
ーダ付ディーゼルエンジンに適応した状態で示す構成図
である。

【図２】過電流検知回路における基準電圧回路、比較電
圧回路、パワーアップ回路の具体的な実施例を示す回路
図である。

【図３】通常時とパワーアップ時の動作状態を示す線図
である。

【図４】パワーアップ動作にフェイルセーフ機能を付加
した要部の回路図である。

【図５】本発明の他の実施例の図４と同様の回路図であ
る。

【符号の説明】

20 ＤＣ−ＤＣコンバータ 20a モジュール 21 スイッチング回路 22 電源トランス 23 整流回路 24 フィルタ回路 27 過電流検知回路 28 基準電圧回路 29 比較電圧回路 30 オペアンプ 31 パワーアップ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小池哲夫東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車工業株式会社日野工場内 (72)発明者小幡篤臣東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車工業株式会社日野工場内 (72)発明者清水邦敏東京都日野市日野台３丁目１番地１日野自動車工業株式会社日野工場内 (72)発明者大井修一群馬県新田郡新田町大字早川字早川３番地澤藤電機株式会社新田工場内 (72)発明者藤橋博東京都台東区上野４丁目６番７−301 インテグラン株式会社内 (72)発明者小川邦晴東京都台東区上野４丁目６番７−301 インテグラン株式会社内 (72)発明者熊谷貞二東京都台東区上野４丁目６番７−301 インテグラン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モジュールに入力する直流電圧をスイッ
チング方式で所定の直流電圧に変換する手段、基準電圧
と負荷電流による比較電圧とを比較して過電流を検知
し、所定の定格出力電流に制限する過電流検知回路を備
えるＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、上記過電流検知回
路に必要時に一時的に基準電圧を増大するように変化す
るパワーアップ回路を付加することを特徴とするＤＣ−
ＤＣコンバータ。
【請求項２】上記パワーアップ回路は、基準電圧回路
の１つの抵抗に並列してトランジスタ、抵抗を接続し、
この抵抗を電気信号によりオンするパワートランジスタ
を介し負荷電流の回路の抵抗に接続して構成することを
特徴とする請求項１記載のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項３】上記パワーアップ回路の入力側または回
路内部に、低温等の条件でのみパワーアップ動作させる
スイッチ手段を付加することを特徴とする請求項１記載
のＤＣ−ＤＣコンバータ。
【請求項４】上記モジュールの入力側はリターダ付デ
ィーゼルエンジンのリターダ制御装置におけるバッテリ
に接続し、出力側を吸気系の予熱ヒータに接続し、キー
スイッチの予熱位置でパワーアップ回路に動作信号を入
力するように回路構成することを特徴とする請求項１記
載のＤＣ−ＤＣコンバータ。