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公開番号2024116721
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-28
出願番号2023022498
出願日2023-02-16
発明の名称マルチフェーズ型DCDCコンバータ
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H02M 3/155 20060101AFI20240821BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】簡素な構成でスイッチングタイミングが重ならないように同期制御が可能なマルチフェーズ型DCDCコンバータを提供すること。
【解決手段】マルチフェーズ型DCDCコンバータ11は、互いに並列接続され複数のDCDCコンバータ20のひとつであるマスターコンバータ201、マスターコンバータを除いた残りのDCDCコンバータであるスレーブコンバータ202,203、マスターコンバータを基準としてスレーブコンバータのスイッチング動作を制御する制御装置222,223を備える。制御装置は、複数のDCDCコンバータそれぞれのスイッチングタイミングが互いに重ならないように、マスターコンバータのインダクタL1を流れる電流であるマスター電流Ich1の値に基づいてスレーブコンバータのスイッチング動作を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
インダクタおよびスイッチを有し、前記スイッチのスイッチング動作によって入力電圧を昇圧して出力するＤＣＤＣコンバータ（２０）を複数備え、複数の前記ＤＣＤＣコンバータが並列接続されたマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータであって、
複数の前記ＤＣＤＣコンバータのひとつであるマスターコンバータ（２０１）と、
前記マスターコンバータを除いた残りの前記ＤＣＤＣコンバータであるスレーブコンバータ（２０２，２０３）と、
前記マスターコンバータを基準として前記スレーブコンバータのスイッチング動作を制御する制御装置（２２２，２２３）と、
を備え、
前記制御装置は、複数の前記ＤＣＤＣコンバータそれぞれのスイッチングタイミングが互いに重ならないように、前記マスターコンバータの前記インダクタを流れる電流であるマスター電流の値に基づいて前記スレーブコンバータのスイッチング動作を制御する、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記マスターコンバータの前記スイッチは、前記マスター電流が所定の上限電流値に到達するとオフし、前記マスター電流が所定の下限電流値まで低下すると再びオンし、
前記制御装置は、前記マスター電流が上昇して前記上限電流値よりも低い所定の電流閾値に到達すると、前記スレーブコンバータの前記スイッチをオンする、請求項１に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記制御装置は、前記入力電圧および出力電圧のそれぞれを監視する電圧モニタ部（２３）と、前記マスター電流を監視するマスター電流モニタ部（２４）と、前記スレーブコンバータのスイッチングタイミングを演算する演算部（２７）と、前記スレーブコンバータの前記スイッチを駆動する駆動部（２５）と、を有し、
前記演算部は、前記上限電流値、または、前記上限電流値および前記下限電流値と、前記入力電圧と、前記出力電圧とに基づいて前記電流閾値を演算し、
前記駆動部は、前記マスター電流が前記電流閾値に到達すると、前記スレーブコンバータの前記スイッチをオンする、請求項２に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記制御装置は、前記マスターコンバータの前記スイッチがオンする度に、前記電流閾値を演算する、請求項３に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記制御装置は、前記マスターコンバータの前記スイッチがオフしてから次にオフするまでの期間において、複数の前記ＤＣＤＣコンバータのオフタイミング同士の間隔が均等となるように、前記電流閾値を演算する、請求項３または請求項４に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記マスターコンバータの前記スイッチがオフしてから次にオフするまでの期間における前記スレーブコンバータのオフタイミングが均等間隔になっているかをモニタし、ずれが生じている場合に均等間隔になるように前記電流閾値を補正する補正部（２８）を有する、請求項５に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記マスターコンバータの前記スイッチがオフしてから次にオフするまでの期間における前記スレーブコンバータのオフタイミングが均等間隔になっているかをモニタし、ずれが生じている場合に均等間隔になるように前記上限電流値または前記下限電流値を補正する補正部（２８）を有する、請求項５に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項８】
複数の前記ＤＣＤＣコンバータは、複数の前記スレーブコンバータを含み、
複数の前記スレーブコンバータの一部が故障した場合、前記制御装置は、前記マスターコンバータと故障が生じていない前記スレーブコンバータとの数に応じてオフタイミング同士の間隔が均等となるように前記電流閾値を演算する、請求項２に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項９】
前記マスターコンバータが故障した場合、前記スレーブコンバータのひとつが前記マスターコンバータとして機能する、請求項１に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。
【請求項１０】
複数の前記ＤＣＤＣコンバータは、複数の前記スレーブコンバータを含み、
前記マスターコンバータが故障した場合、複数の前記スレーブコンバータは非同期で個別にスイッチング動作する、請求項１に記載のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、並列接続された複数のＤＣＤＣコンバータを備えるマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータを開示している。この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１４６７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ＤＣＤＣコンバータのひとつに出力するＰＷＭ信号を基準に遅延したＰＷＭ信号を生成し、遅延ＰＷＭ信号を他のＤＣＤＣコンバータに出力することで、各ＤＣＤＣコンバータのスイッチングタイミングを異ならせている。
【０００５】
特許文献１に代表される周波数同期信号を用いた制御方式は、構成が複雑でコストが高くなる。構成の簡素化、コストの低減のためには、電流フィードバックによる制御方式を用いることが好ましい。しかしながら、電流フィードバック方式の場合、基準となり得るＰＷＭ信号がなく、さらには駆動周波数が入力電圧や出力電圧などの外的要因で変動するという問題がある。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータにはさらなる改良が求められている。
【０００６】
開示されるひとつの目的は、簡素な構成でスイッチングタイミングが重ならないように同期制御が可能なマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示のひとつであるマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータは、
インダクタおよびスイッチを有し、スイッチのスイッチング動作によって入力電圧を昇圧して出力するＤＣＤＣコンバータ（２０）を複数備え、複数のＤＣＤＣコンバータが並列接続されたマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータであって、
複数のＤＣＤＣコンバータのひとつであるマスターコンバータ（２０１）と、
マスターコンバータを除いた残りのＤＣＤＣコンバータであるスレーブコンバータ（２０２，２０３）と、
マスターコンバータを基準としてスレーブコンバータのスイッチング動作を制御する制御装置（２２２，２２３）と、
を備え、
制御装置は、複数のＤＣＤＣコンバータそれぞれのスイッチングタイミングが互いに重ならないように、マスターコンバータのインダクタを流れる電流であるマスター電流の値に基づいてスレーブコンバータのスイッチング動作を制御する。
【０００８】
開示のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータによれば、マスター電流の値に基づいてスレーブコンバータのスイッチングタイミングを制御する。これにより、周波数同期信号を用いなくても、複数のＤＣＤＣコンバータそれぞれのスイッチングタイミングが互いに重ならないように同期制御が可能である。よって、簡素な構成でスイッチングタイミングが重ならないように同期制御が可能なマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータを提供することができる。
【０００９】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、航続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係るマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータを備えたＥＣＵを示す図である。
動作シーケンスを示す図である。
電流閾値の演算方法を説明するための図である。
第２実施形態に係るマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータにおいて、動作シーケンスを示す図である。
電流閾値の演算方法を説明するための図である。
参考例を示す図である。
第３実施形態に係るマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータにおいて、スレーブコンバータの構成を示す図である。
電流閾値の補正方法を説明するための図である。
変形例を示す図である。
第４実施形態に係るマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータにおいて、故障時の処理を示すフローチャートである。
変形例を示す図である。
変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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