電壓轉換器件及電動車的制作方法

專利名稱：電壓轉換器件及電動車的制作方法
技術領域：
本發明涉及電壓轉換器件，并且更具體地涉及具備通過使用半導體元件的開關控制占空比的功能的電壓轉換器件。另外，本發明涉及電動車的應用。
背景技術：
電壓轉換器件是一種電能轉換器件，其將來自直流電源的輸入電壓轉換為所需的輸出電壓。基于使用半導體元件的開關，通過改變輸入電壓占用時間與輸入電壓占用時間的比值，可進行電壓的升高或降低。例如，在電動車中，由作為電壓轉換器件的直流斷路器提升的輸出電壓通過變換器轉變為交流電流，因此驅動交流電機。
編號為No.308935-1990的日本專利申請公開中公開了一種結構，其基于提升電壓的異常，確定升/降壓斷路器電路中的擊穿。另外，編號為No.Hei 2-260610的日本專利申請公開中公開了一種配置，其通過控制升壓斷路器的占空比，提升電源電壓，并在變換器中將提升的電壓轉換為交流電流，使得電機通過轉換的電流工作。此外，編號為No.2001-275367的日本專利申請公開中公開了一種配置，其提供用于電流命令的限幅器，以避免結構中過大的電流，其在升壓斷路器器件中執行PI控制，以獲得該電流命令。
期望一種電壓轉換器件，其通常形成電子系統的基本結構，能夠快速檢測產生的任何異常。然而，配置中有作為雙重系統形成的用于檢測異常的傳感器等在成本方面不可行。還有，在電動車等中，即使一些部件不能正常工作，也必須詳細指出這些異常的部件，以繼續行駛。
本發明方便地提供一種具有簡單結構的異常判定機構。
此外，本發明根據裝置的工作狀態，方便地實現異常判定準則的多重設置。

發明內容
本發明的電壓轉換器件包括前向轉換電路，其通過調整半導體開關的重復開/關切換中的占空比，將來自直流電源的輸入電壓轉變為所需的輸出電壓。該電壓轉換器件包括控制部分，該控制部分以輸出電壓接近目標輸出電壓的方式，至少基于目標輸出電壓與輸出電壓中的一個來控制占空比；判定部分，其基于由控制部分控制的操作值，判定電壓轉換器件中的異常。
在該電壓轉換器件中，進行占空比的調整，即，半導體元件的接通時間與關閉時間的調整，以提升或降低直流電壓。另外，通過作為控制量確定的輸出電壓與作為操作量確定的占空比執行控制，并且基于指示該占空比有多少已操作的操作值判定直流斷路器的異常。當判定異常時，由于利用計算得到的用于控制的操作值，存在該結構簡單并易于包裝或配置的優點。
需要注意，該電壓轉換器件可包括存儲電能的扼流圈。也就是，該電壓轉換器件可包括存儲磁場能的線圈或存儲電場能的電容器，并且這些部件通過開關進行能量的存儲與釋放。作為結果，可在放電時輸出大量電能。另外，可整流或穩壓要輸出的電能或電壓。
還有，除前向轉換電路外，該電壓轉換電路可包括后向轉換電路，該后向轉換電路通過使用半導體元件的開關，再生關于直流電源的電功率。該前向轉換電路與后向轉換電路本身是公知的技術，并可通過使用二極管、晶體管等構造它們。該前向轉換電路可為提升電壓的升壓電路或降低電壓的降壓電路。在前面的情況下，該后向轉換電路為降壓電路，在后面的情況下，該后向轉換電路為升壓電路作為用于控制輸出電壓的裝置，可使用各種類型的反饋控制，不區分模擬控制或數字控制。例如，可能使用PI控制或PID控制。例如通過從外部輸入值，可適當地改變在這種控制中設置的目標輸出電壓。應當注意，在判定異常時，可利用限制值代替直接使用獲得的控制值，通過執行諸如時間平均運算的濾波處理，可從限制值消除突變。
優選地，在根據本發明的電壓轉換器件中，當操作值大于或等于預定的上限值或者小于或等于預定的下限值時，判定部分確定在電壓轉換器件中出現異常。利用該結構，僅通過比較操作值與預定的上限值或下限值即可判定異常，因此方便了操作。可從理論上或經驗上確定預定上限值與預定下限值。根據輸出目標處負載的供電狀態適當地改變這些上限值與下限值的配置。
優選地，在根據本發明的電壓轉換器件中，根據目標輸出電壓設置判定部分中的預定上限值與預定下限值。主要根據輸入電壓與目標輸出電壓的比值確定占空比。因此，優選地根據目標輸出電壓設置預定值，該預定值用于判定關于操作值的異常。從而在每個目標輸出電壓中設置適當的預定值。作為設置預定值的示例，存在利用多個步驟(至少兩個步驟)準備表格和確定預定值的方法，和基于算術表達式等，根據每個目標輸出電壓計算預定值的方法。
優選地，根據本發明的電壓轉換器件還包括后向轉換電路，其通過調整半導體元件重復的開/關切換中的占空比，對由輸出目標提供的電能進行電壓轉換，并且再生關于直流電源的電功率。在反饋控制中，還可控制關于該后向轉換電路的半導體元件的占空比。
優選地，本發明的電壓轉換器件包括能率異常判定部分，其在當判定部分已經確定出現異常時，前向轉換電路與后向轉換電路的半導體開關處于關閉狀態，和允許對輸出目標的負載加電時，比較輸入電壓與輸出電壓，并且如果兩個電壓在可允許的范圍內彼此相等，確定該半導體元件的能率異常。可替換地，并且優選地，本發明的電壓轉換器件包括能率異常判定部分，其在當判定部分已經確定出現異常時，前向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，而后向轉換電路的半導體開關固定于接通狀態時，和允許對輸出目標的負載加電時，比較輸入電壓與輸出電壓，并且如果兩個電壓在可允許的范圍內彼此相等，確定該半導體元件的能率異常。
通過此結構，有可能在傳感器系統或半導體元件中判定是否存在發生異常的部件，例如二極管或三極管。如果以這種方式可判定異常位置，則存在根據判定結果采取適當對策的優點。
優選地，根據本發明的電壓轉換器件包括能率異常判定部分，在該判定部分確定出現異常的情況下，當半導體元件的開關頻率改變時，其基于操作值的改變，判定該半導體元件的能率異常。
優選地，本發明的電壓轉換器件包括電流值獲取部分，其獲取將要輸入的電流值；以及功率消耗值獲取部分，其獲取輸出側負載中的功率消耗值，該電壓轉換器件包括輸入/輸出電壓判定部分，當能率異常判定部分已經確定沒有能率異常時，在前向轉換電路的半導體開關固定在關閉狀態，并且后向轉換電路的半導體元件開關固定在接通狀態時，其比較基于輸入電壓與電流或輸出電壓與電流獲得的電功率和功率消耗，以判定輸入電壓或輸出電壓中的異常。
優選地，根據本發明的電壓轉換器件包括變換器，其接收從電壓轉換器件輸出的直流功率，并將此功率轉變為交流功率；以及交流電機，其由從變換器輸出的交流功率驅動。電動車可能為混合類型，其由內部的內燃機和交流電機驅動。在該電動車中，安裝電壓轉換器件與其它裝置的空間有限，并且存在即使在產生異常時優選地要求繼續行駛的困難。因此，安裝并不構成雙重系統的電壓轉換器件具有很大的重要性，并且判定在何處產生異常的功能同樣重要。
優選地，在根據本發明的電動車中，當能率異常判定部分確定能率異常時，該電壓轉換器件將前向轉換電路與后向轉換電路的半導體元件的開關固定在關閉狀態。作為結果，禁止再生操作。因此，有可能防止由能率異常引起的過大電壓損壞平流電容器等。另一方面，通過二極管進行加電。結果，即使在電動車的電壓轉換器件中發現異常，也可由直流電源提供電力，以驅動車輛。在電動車的情況中，在減速或類似情況時，電機的轉動能由制動機構吸收，而不是在電壓轉換器件中再生，并且該動作因此而高效運行。
優選地，在根據本發明的電動車中，當輸入/輸入電壓判定部分確定在輸出電壓中的異常時，該電壓轉換器件將前向轉換電路的半導體開關固定在關閉狀態，并且將后向轉換電路的半導體元件的開關固定在接通狀態。通過固定這些開關狀態，就不執行升壓、降壓、以及再生，并且因而在控制部分不執行利用輸出電壓的控制，因此，能夠繼續駕駛電動車。


圖1為表示本發明實施例配置的示意圖；圖2為說明控制部分16中控制要點的方框圖；圖3為表示操作值隨時間變化的示例視圖；圖4為表示開/關切換的視圖；圖5為表示每個目標輸出電壓中的門限值的示例表格；圖6為表示圖5內容的圖表；圖7為表示關于異常位置的診斷與方法流程的流程圖；圖8為表示圖7中替代步驟的流程圖；圖9為表示開/關切換的示例視圖；
圖10為表示根據本發明的電動車的示例視圖。
具體實施例方式
下面參考

本發明的優選實施例。
圖1為表示根據本實施例的電壓轉換器件與相關器件的示意圖，并且圖10為表示在其中安裝這種電壓轉換裝置的電動車100略圖的視圖。
這種電壓轉換裝置10包括連接直流電源12與變頻電機14的電路，以及包括控制部分16的直流斷路器。線圈和與該直流電源串聯的電路連接。另外，該線圈的另一端連接至二極管20與三極管22并聯的上臂和二極管24與三極管26并聯的下臂。上臂的另一端輸出至變頻電機14的一端，并且下臂的另一端輸出至變頻電機14的另一端，還連接至直流電源12。另外，電容器28與變頻電機14并聯。
可利用伏特計30測量從直流電源12輸入的電壓VB，而通過安培計34測量輸入電流IB，并且通過伏特計34測量輸出電壓VH。這些測量的電壓和電流提供至控制部分16。此外，從變頻電機14向控制部分16提供功率消耗信息。可提供通過其可計算出功率消耗信息的信息，例如轉矩命令信息，代替功率消耗信息。另外，從命令部分36輸入在控制部分16執行的用于輸出功率控制的目標輸出功率。該命令部分36根據電動車100的行駛狀態，偶爾指示優化目標輸出功率。
該控制部分16包括算術控制部分38與存儲部分40。該算術控制部分38根據預設程序和輸入信號或輸出信號的處理執行計算。具體地，該算術控制部分38指令對于三極管22與26的開關。也就是，該算術控制部分38操作控制開/關時間的占空比以控制開關，使得輸出電壓接近目標輸出電壓。還有，該算術控制部分38通過作為控制量確定的高壓斷路器器件的輸出電壓VH或涉及判定電路中異常的算術處理進行控制。該存儲部分40在該算術控制部分38執行處理時，臨時或永久存儲所需信息。例如，用于判定電路中異常的門限值存儲于該存儲部分40中。
接下來，描述該電路的功能。該電路包括作為前向轉換電路的升壓電路，其向變頻電機14供應來自直流電源12的電功率；和作為降壓電路的后向轉換電路，其再生關于直流電源12的電功率。通過開關三極管26并將三極管22設置于關閉狀態來操作升壓電路。也就是，當三極管26處于接通狀態時，來自直流電源12的電流形成回路，其通過線圈18與三極管26返回至直流電源12。同時，磁能存儲于線圈18中。另外，當三極管26關閉時，來自直流電源12的電流形成回路，電流通過該回路，借助線圈18與二極管20流經變頻電機14并返回至直流電源12。在此期間，由于磁能存儲于線圈18中，并且來自直流電源12的電能供應至變頻電機14，因而提升了進入變頻電機14的輸出電壓。
另一方面，通過接通和關閉三極管22并將三極管26設置于關閉狀態來操作降壓電路。也就是，當三極管22處于接通狀態時，由變頻電機14產出的電流形成回路，電流通過該回路流經三極管22，線圈18以及直流電源12，并返回至變頻電機14。還有，當三極管22處于關閉狀態時，該電流形成包括線圈18，直流電源12以及二極管24的回路，使得存儲于線圈18中的磁能在直流電源12中再生。在后向轉換電路中，降低變頻電機14中的電壓，以在直流電源12中再生，這從直流電源12接收功率的時間長于變頻電機14供應功率的時間這一事實中顯而易見。通過適當地控制供電操作與再生操作，可執行該電壓轉換器件的操作。
現在說明占空比。出于簡單說明，當電壓轉換器件10僅包括升壓電路時，可如下表達占空比duty0[表達式1]
duty0＝ton/(ton+toff) (1)＝VB/VH(2)在上式中，ton為三極管的接通時間，并且toff為該晶體管的關閉時間。在流經該電路的電流為固定的假設下，當直流電源供應的功率等于在輸出側消耗的功率時，推導得到表達式(2)。從表達式(1)與(2)可以理解，通過改變ton與toff改變占空比可將輸出電壓設置為所需值。在占空比的定義中，有可能使用不進行近似或具有更高近似精度的理論公式。應當注意，當包括后向轉換電路時，基于相同概念進行拓展就已足夠。
現在參考圖2說明電壓轉換器件10上的控制，圖2為說明在控制部分16中執行的控制流視圖。首先，基于從命令部分36輸入的目標輸出電壓Vdccom的信號50和從伏特計30輸入的直流電壓源12的輸入電壓VB的信號52，利用下面的表達式(S54)可確定占空比duty1[表達式2]duty1＝VB/Vdccom (3)在該表達式中，Vdccom替換表達式(2)中的VH。換言之，根據理論值以這樣的方式設置占空比，即作為目標輸出電壓Vdccom確定輸出電壓VH。
然而，在實際的實踐中，輸出電壓VH的值不同于目標輸出電壓Vdccom，這是由于，例如所采用的理論公式的精確度限制或每個器件的工作精確度造成的。從而，執行通過使用從伏特計34輸入的信號56獲得的輸出電壓VH與目標輸出電壓Vdccom間的比較計算(S58)，以得到偏差E＝(VH-Vdccom)。然后，對于此偏差，執行包括比例系數Kp和整數系數Ki的PI控制計算，以獲取操作值duty_pi。該操作值duty_pi可由下列表達式正式地表示[表達式3]
duty_pi＝Kp·E+KiS[E]dt (4)其中，S[E]dt表示E的時間積分。然而，在控制部分16中，對于在時間方面數字化的數據執行實際的計算。此外，基于用duty_pi校正duty1得到的占空比duty＝duty1-duty_pi，開關的命令信號64輸出至三極管22與26。
圖3為表示操作值duty_pi隨時間改變的示例視圖。通常，該操作值duty_pi小(與duty1相比)，并且在0附近一點點變化。然而，在該示例中，在時鐘時間70處出現異常，并且操作值duty_pi因此在正向突然增大。當異常以這種方式產生時，操作值duty_pi受到影響。因而，對于操作值，設置用于判定出現異常的上限值和下限值是有效的，并在操作值處于這些值的范圍之外時判定出現異常。
下面將說明上限值與下限值的設置。在下面的說明中，考慮能夠引起異常操作值的三種異常，即，由于傳感器異常造成的輸入電壓VB異常，由于傳感器異常造成的輸出電壓VH異常，以及由于諸如二極管或三極管的半導體元件異常造成的能率異常。
首先，假設由于異常，輸入電壓VB變為VB+ΔVB。在這種情況中，假設實際期望的duty1的偏差為Δduty1，可得到下面的表達式[表達式4]Δduty1＝(VB+ΔVB)/Vdccom-VB/Vdccom(5)＝ΔVB/Vdccom (6)這里，Δduty1根據目標輸出電壓Vdccom的值變化。因此，如果ΔVB具有給定值，在判定異常時，則根據該目標輸出電壓Vdccom設置用于Δduty1異常判定的門限值是足夠的。
下面考慮輸出電壓VH異常的影響。考慮一種輸出電壓變為Vdccom-ΔVH的示例情況。PI控制用作將當輸出電壓為VH時的占空比近似為當輸出電壓為目標輸出電壓Vdccom時的占空比。因此，操作值的偏差可由下面的表達式近似[表達式5]Δduty2＝VB/(Vdccom-ΔVH)-VB/Vdccom(7)另外，參考圖4考慮由于開關異常造成的Δduty3。圖4為表示開關狀態的時間圖，其中，水平軸表示時間，而垂直軸表示開關接通和關閉值。在該圖中，上部的(a)表示開關處于正常狀態，并且下部的(b)表示發生異常時的開關。在(a)中，一個循環為1ms，ton與toff二者都對應于0.5ms。因此，載波頻率fcarry＝1/(ton+toff)為1kHz，并且基于表達式(1)，占空比為0.5。相反，在開關中，從接通到關閉需要0.125ms，這是由于異常造成的，并產生導致0.625的占空比的能率異常。也就是，假設對于開關命令，由于異常造成的接通時間畸變為ΔT，適當值與占空比的差別可由下式表示[表達式6]Δduty3＝(ton+ΔT)-ton/T (8)＝ΔT/T (9)＝ΔT·fcarry (10)在上述理論公式(6)、(7)與(10)中，當確定用于異常判定的門限值時，ΔVB、ΔVH與ΔT通常基于元件公差設置。另外，如下確定用于判定的門限值，使得可作為整體接受這些元件公差。
Δduty_pi＝Δduty1+Δduty2+Δduty3 (11)當Vdccom的值從250V至500V變化時，圖5以百分比的形式表示Δduty_pi。各個條目為ΔVB的作用，ΔVH以及考慮所有作用的門限值的作用。結果，例如采用VB＝200V，ΔVB＝20V，ΔVH＝30V，以及ΔT·fcarry＝0.01(1％)。例如，在Vdccom＝250V的情況下，Δduty1的作用為8.0％，Δduty2的作用為10.9％，并且Δduty3的作用為1.0％，以及作為整體，Δduty_pi變為19.9％。
圖6為表示圖5中各個值的圖表。其中，水平軸表示Vdccom，垂直軸表示Δduty_pi。通過此圖表，門限值隨Vdccom增加變為較小的值是顯而易見的。例如，與Vdccom＝250V時的情況相比，Vdccom＝500V時的Δduty_pi降低至40％或更少。
在控制部分16中，圖5中示出的內容可作為表格存儲在存儲部分40中。此外，所有理論公式可保持在存儲部分40中，使得能夠在需要時執行用于異常判定的門限值Δduty_pi的算術運算。應當注意，在此示例中可使用具有高近似度的表達式當作理論公式，但也可使用其它表達式。此外，當獲得門限值時，除表達式(11)外，可基于多個公式計算。例如，當考慮三個元件冗余出現的概率時，可容易地用一個常數乘以表達式(11)。另外，當考慮Δduty_pi的符號時，可通過不同方法確定用于異常判定的上限值與下限值。
下面說明當確定異常時用于指出異常位置與應對措施的示例處理。圖7為表示在通過判定部分確定異常后執行的診斷與措施流程的流程圖。在啟動診斷時(S100)，三極管22與26固定在關閉狀態(S102)。也就是，它們固定在再生禁止狀態和供電啟動狀態。另外，由伏特計30測量的輸入電壓VB與由伏特計34測量的輸出電壓VH比較(S104)。如果伏特計30與伏特計34均正常工作，這兩個伏特計應該彼此相等。因此，當這兩個伏特計相等時，可以確定由于能率異常導致產生的異常(S106)，并且采取對應于能率異常的措施(S108)。應當注意，在判斷兩個伏特計是否彼此相等時，要考慮到二極管20等的電阻、測量誤差、以及其它因素，設置用于相等的適當容差。優選地，這樣的措施允許繼續進行電動車100的操作。例如，可以考慮用于將三極管22固定在關閉狀態和保持再生禁止狀態的措施。作為結果，有可能避免由過大電壓造成的電容器28的毀壞或損傷。在這種情況下，將三極管26固定在關閉狀態，并啟動供電。
另一方面，在步驟S104中，當輸入電壓VB與輸出電壓VH彼此不等時，可以確定，在由伏特計30輸出的輸入電壓VB或由伏特計34輸出的輸出電壓VH中出現異常。應當注意，在步驟S102，即使三極管22接通(再生啟動狀態)，也可進行關于步驟S104的判定。
接著，用于再生的三極管22接通(S110)，并且通過使用由安培計32測量的電流IB，計算電功率VH·IB(S112)。另外，計算結果與功率消耗Pload比較，功率消耗涉及基于從變頻電機14輸入的功率消耗信息計算得到的負載(S114)。當確定功率消耗Pload與電流IB是可靠的時，接著當兩個值彼此不等時，確定在輸出電壓VH中存在異常(S116)，并且采取用于VH異常的措施(S118)。由于此方法，例如可以考慮保持再生啟動狀態，而將三極管22固定在接通狀態，并且保持供電啟動狀態，而將三極管26固定在關閉狀態。
另一方面，當這兩個值彼此相等時，確定在輸入電壓VB中存在異常(S120)，并且采取用于VB異常的措施(S122)。這種措施可能包括例如使用在存儲部分40等中備用的估計值代替從圖2中S54處的信號52獲得的輸入電壓VB的方法。還應當注意，有可能計算電功率VB·IB代替VH·IB，以在步驟S112進行相同的診斷。此外，計算功率VB·IB與VH·IB，以增加診斷的確定性。
圖8中的線SB表示關于圖7中線SA的步驟S102與S104的替代步驟，并且同樣地，在這些步驟中計算占空比。也就是，在步驟S202，三極管開關的載波頻率首先降低至1/2。在這種情況下，檢查該操作值duty_pi是否變為1/2(在可允許的范圍內)(S204)。
參考圖9說明此時的狀態。圖9為類似圖6的三極管的開關的時間圖。由開/關構成的一個循環為2ms，其為圖6中循環的兩倍，并且作為該循環的倒數的載波頻率fcarry由此降低至1/2。在表示正常狀態的上部的(a)中，占空比為0.5。另一方面，在表示異常狀態的下部的(b)中，ΔT為類似圖6中的0.125ms，且占空比為1.125/2＝0.50625。因此，根據表達式(10)，獲得操作值duty_pi＝0.0625，其為值0.125的一半。
因此，在步驟204，當操作值降至1/2時，可判定已出現異常(S106)。另一方面，當操作值未降低至1/2時，考慮在開關位置以外的位置出現異常，并且在步驟S110，三極管22接通，而三極管26關閉，因此繼續與圖7中示出的等效的處理。
注意到，對于三極管22與三極管26可分別進行異常判定。也就是，通過分別改變涉及前向轉換電路的載波頻率與涉及后向轉換電路的載波頻率，可判定半導體元件中關于每個電路的異常。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種電壓轉換器件，包括前向轉換電路，其通過調整半導體元件重復的開/關切換中的占空比，將來自直流電源的輸入電壓轉換為所需的輸出電壓，該電壓轉換器件包括控制部分，其基于目標輸出電壓與輸出電壓中的至少一個，以輸出電壓接近目標輸出電壓的方式控制占空比；判定部分，其基于由控制部分控制的操作值，判定電壓轉換器件中異常的出現；以及后向轉換電路，其通過調整半導體元件的重復開/關切換中的占空比，執行從輸出目標供應的電功率的電壓轉換，并且再生關于直流電源的轉換電壓。
2.根據權利要求1的電壓轉換器件，包括能率異常判定部分，在判定部分確定出現異常時，其在前向轉換電路與后向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，并且沒有阻止輸出目標的負載進行供電操作的狀態下，比較輸入電壓與輸出電壓，并且在兩個電壓彼此足夠相等時，確定出現半導體元件的能率異常。
3.根據權利要求1的電壓轉換器件，包括能率異常判定部分，在判定部分確定出現異常時，其在前向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，而后向轉換電路的半導體開關固定于接通狀態時，并且沒有阻止輸出目標的負載進行供電操作的狀態下，比較輸入電壓與輸出電壓，并且在兩個電壓彼此足夠相等時確定半導體元件的能率異常。
4.根據權利要求1的電壓轉換器件，包括能率異常判定部分，當判定部分確定出現異常時，在半導體元件的開關頻率改變時，基于操作值的改變，該能率異常判定部分判定該半導體元件的能率異常。
5.根據權利要求2至4中任一個的電壓轉換器件，包括
電流值獲取部分，其獲取將要輸入的電流值；以及功率消耗值獲取部分，其獲取輸出目標上的負載中的功率消耗值，輸入/輸出電壓判定部分，當能率異常判定部分確定沒有出現能率異常時，在前向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，而后向轉換電路的半導體元件開關固定于接通狀態時，其比較基于輸入電壓與電流或者輸出電壓與電流獲得的電功率與功率消耗，以判定在輸入電壓或輸出電壓中的異常。
6.一種電動車，包括根據權利要求5的電壓轉換器件；變換器，其接收從該電壓轉換器件輸出的直流功率，并將接收的功率轉換為交流功率；以及交流電機，其通過使用從該變換器輸出的交流功率驅動。
7.根據權利要求6的電動車，其中，當能率異常判定部分確定已經發生能率異常時，該電壓轉換器件將前向轉換電路與后向轉換電路的半導體元件開關固定于關閉狀態。
8.根據權利要求6的電動車，其中，當輸入/輸出電壓判定部分確定在輸出電壓中已經出現異常時，該電壓轉換器件將前向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，并且將后向轉換電路的半導體元件開關固定于接通狀態。
權利要求
1.一種電壓轉換器件，包括前向電壓轉換電路，該電路通過調整半導體元件重復的開/關切換中的占空比，將來自直流電源的輸入電壓轉換為所需的輸出電壓，該電壓轉換器件包括控制部分，其基于目標輸出電壓與輸出電壓中的至少一個，以輸出電壓接近目標輸出電壓的方式控制占空比；以及判定部分，其基于由控制部分控制的操作值，判定電壓轉換器件中出現異常。
2.根據權利要求1的電壓轉換器件，其中，當操作值大于或等于預定上限值，或者小于或等于預定下限值時，判定部分確定該電壓轉換器件中出現異常。
3.根據權利要求2的電壓轉換器件，其中，該判定部分中的預定上限值或預定下限值根據目標輸出電壓設定。
4.根據權利要求1的電壓轉換器件，還包括后向轉換電路，其通過調整半導體元件的重復開/關切換中的占空比，執行從輸出目標供應的電功率的電壓轉換，并且再生關于直流電源的轉換電壓。
5.根據權利要求4的電壓轉換器件，包括能率異常判定部分，在判定部分確定出現異常時，其在前向轉換電路與后向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，并且沒有阻止輸出目標的負載進行供電操作的狀態下，比較輸入電壓與輸出電壓，并且在兩個電壓彼此足夠相等時，確定出現半導體元件的能率異常。
6.根據權利要求4的電壓轉換器件，包括能率異常判定部分，在判定部分確定出現異常時，其在前向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，而后向轉換電路的半導體開關固定于接通狀態時，并且沒有阻止輸出目標的負載進行供電操作的狀態下，比較輸入電壓與輸出電壓，并且在兩個電壓彼此足夠相等時確定半導體元件的能率異常。
7.根據權利要求4的電壓轉換器件，包括能率異常判定部分，當判定部分確定出現異常時，在半導體元件的開關頻率改變時，基于操作值的改變，該能率異常判定部分判定該半導體元件的能率異常。
8.根據權利要求5至7中任一個的電壓轉換器件，包括電流值獲取部分，其獲取將要輸入的電流值；以及功率消耗值獲取部分，其獲取輸出目標上的負載中的功率消耗值，輸入/輸出電壓判定部分，當能率異常判定部分確定沒有出現能率異常時，在前向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，而后向轉換電路的半導體元件開關固定于接通狀態時，其比較基于輸入電壓與電流或者輸出電壓與電流獲得的電功率與功率消耗，以判定在輸入電壓或輸出電壓中的異常。
9.一種電動車，包括根據權利要求8的電壓轉換器件；變換器，其接收從該電壓轉換器件輸出的直流功率，并將接收的功率轉換為交流功率；以及交流電機，其通過使用從該變換器輸出的交流功率驅動。
10.根據權利要求9的電動車，其中，當能率異常判定部分確定已經發生能率異常時，該電壓轉換器件將前向轉換電路與后向轉換電路的半導體元件開關固定于關閉狀態。
11.根據權利要求9的電動車，其中，當輸入/輸出電壓判定部分確定在輸出電壓中已經出現異常時，該電壓轉換器件將前向轉換電路的半導體開關固定于關閉狀態，并且將后向轉換電路的半導體元件開關固定于接通狀態。
全文摘要
一種電壓轉換器件，其包括前向轉換電路，該前向轉換電路用于通過調整半導體元件開關的占空比，將來自DC電源的輸入電壓轉換為所需的輸出電壓。該器件還包括控制部分，該控制部分根據目標輸出電壓與輸出電壓中的至少一個控制占空比，使得輸出電壓接近目標輸出電壓。基于控制部分的操作值，判定是否出現異常。從而有可能判定是否出現異常，而不構造雙重系統。
文檔編號H02M1/00GK1799183SQ20048001534
公開日2006年7月5日 申請日期2004年6月2日 優先權日2003年6月4日
發明者中村誠 申請人:豐田自動車株式會社