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技術 電圧変換装置

出願人 株式会社オートネットワーク技術研究所住友電装株式会社住友電気工業株式会社
発明者 三木敦志
出願日 2016年5月20日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2016-101106
公開日 2017年11月24日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 2017-208968
状態 特許登録済
技術分野 DC‐DCコンバータ
主要キーワード 正規範囲 多相式 最大指令値 一方向型 車載負荷 電流モニタ 出力インダクタ ブリッジ構造
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

電圧変換部に与えるデューティ正常範囲収束しない異常を検出しうる電圧変換装置を提供する。

解決手段

電圧変換装置1は、電圧変換部6の出力電圧を示す値を検出する出力電圧検出部と、電圧変換部6の出力電圧値目標電圧値に近づけるように電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティを設定する設定部と、設定部で設定されたデューティのPWM信号を電圧変換部6に出力する駆動部4とを有する。更に、電圧変換装置1は、電圧変換部6が所定の安定状態となった場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する異常検出部を有する。

概要

背景

特許文献1で開示される電源装置は、出力インダクタを有するDCDCコンバータと、DCDCコンバータの出力電圧フィードバックしてパルス幅変調パルス信号デューティを決定し、パルス幅変調によって出力電圧を制御する電源制御部とを備える。電源制御部は、出力電圧を変化させる場合、出力電圧の取り込み周期ごとに最大指令値変化量以下でDCDCコンバータへの電圧指令値を段階的に変化させる構成となっている。

概要

電圧変換部に与えるデューティが正常範囲収束しない異常を検出しうる電圧変換装置を提供する。電圧変換装置1は、電圧変換部6の出力電圧を示す値を検出する出力電圧検出部と、電圧変換部6の出力電圧値目標電圧値に近づけるように電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティを設定する設定部と、設定部で設定されたデューティのPWM信号を電圧変換部6に出力する駆動部4とを有する。更に、電圧変換装置1は、電圧変換部6が所定の安定状態となった場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する異常検出部を有する。

目的

本発明は上述した事情に基づいてなされたものであり、電圧変換部に与えるデューティが正常範囲に収束しない異常を検出しうる電圧変換装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

スイッチング素子オンオフ動作により入力された電圧を昇圧又は降圧して出力する電圧変換部と、前記電圧変換部の出力電圧を示す値を検出する出力電圧検出部と、設定された目標電圧値と前記出力電圧検出部で得られた検出値とに基づき、前記電圧変換部の出力電圧値を前記目標電圧値に近づけるように前記電圧変換部に与えるPWM信号デューティを設定する設定部と、前記設定部で設定されたデューティのPWM信号を前記電圧変換部に出力する駆動部と、前記電圧変換部が所定の安定状態となった場合において前記設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲収束しない異常を検出する異常検出部と、を有する電圧変換装置

請求項2

前記電圧変換部の入力電圧を示す値を検出する入力電圧検出部を有し、前記異常検出部は、前記目標電圧値と前記入電圧検出部で得られた検出値とに基づき、前記設定部で設定されるデューティが前記所定の正規範囲に収束しない異常を検出する請求項1に記載の電圧変換装置。

請求項3

前記異常検出部は、前記入力電圧検出部で得られる検出値に基づき、前記所定の安定状態の条件として前記電圧変換部へ入力される入力電圧の状態が所定の入力電圧安定状態であるか否かを判定し、前記所定の入力電圧安定状態である場合において前記設定部で設定されるデューティが前記所定の正規範囲に収束しない異常を検出する請求項2に記載の電圧変換装置。

請求項4

前記異常検出部は、前記出力電圧検出部で得られる検出値に基づき、前記所定の安定状態の条件として前記電圧変換部から出力される出力電圧の状態が所定の出力電圧安定状態であるか否かを判定し、前記所定の出力電圧安定状態である場合において前記設定部で設定されるデューティが前記所定の正規範囲に収束しない異常を検出する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電圧変換装置。

請求項5

前記電圧変換部の出力電流を示す値を検出する出力電流検出部を有し、前記設定部は、前記電圧変換部からの出力電流が予め設定された最大電流値に達した場合に前記電圧変換部に与えるPWM信号のデューティの増大を制限し、前記異常検出部は、前記出力電流検出部で得られる検出値に基づき前記電圧変換部からの出力電流が前記最大電流値に達しているか否かを判定し、前記最大電流値に達していない場合において前記設定部で設定されるデューティが前記所定の正規範囲に収束しない異常を検出する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電圧変換装置。

技術分野

0001

本発明は、電圧変換装置に関するものである。

背景技術

0002

特許文献1で開示される電源装置は、出力インダクタを有するDCDCコンバータと、DCDCコンバータの出力電圧フィードバックしてパルス幅変調パルス信号デューティを決定し、パルス幅変調によって出力電圧を制御する電源制御部とを備える。電源制御部は、出力電圧を変化させる場合、出力電圧の取り込み周期ごとに最大指令値変化量以下でDCDCコンバータへの電圧指令値を段階的に変化させる構成となっている。

先行技術

0003

特開2013−240176号公報

発明が解決しようとする課題

0004

上記の電源装置では、出力電圧が指定された目標電圧となるようにDCDCコンバータでの昇圧又は降圧の程度を制御によって調整する。そして、昇圧又は降圧の程度を制御する方法としては、DCDCコンバータのスイッチング素子に与えるPWM信号のデューティを調整することで昇圧度合い又は降圧度合いを制御する方式が知られている。例えば、出力電圧が目標電圧よりも低い場合には、出力電圧が高くなるようにPWM信号のデューティを大きくする方向に調整し、出力電圧が目標電圧よりも高い場合には、出力電圧が低くなるようにPWM信号のデューティを小さくする方向に調整することで、出力電圧を目標電圧に近づけることができる。

0005

しかし、このように出力電圧をモニタしながら目標電圧に近づけるようにPWM信号のデューティをフィードバック制御する場合、出力電圧の読み取り値が何らかの理由により異常となったときに適正なフィードバック制御がなされなくなるという問題がある。例えば、高圧電源側から低圧電源側への降圧制御中に出力電圧の検出値が0Vを示すような読み取り異常が発生した場合、単に上述したフィードバック制御を行うだけでは、PWM信号のデューティを増大させようとする処理を実行し続けてしまうことになり、最終的には、デッドタイムを除くとデューティが1(即ち、100%)となってしまう。つまり、入力電圧と同程度の電圧が出力されてしまい、低圧電源側に異常な高電圧を出力するという問題が発生する。また、この問題は、降圧制御の場合に限られず、昇圧制御の場合にも同様の問題が生じる。

0006

本発明は上述した事情に基づいてなされたものであり、電圧変換部に与えるデューティが正常範囲収束しない異常を検出しうる電圧変換装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

0007

本発明の電圧変換装置は、
スイッチング素子のオンオフ動作により入力された電圧を昇圧又は降圧して出力する電圧変換部と、
前記電圧変換部の出力電圧を示す値を検出する出力電圧検出部と、
設定された目標電圧値と前記出力電圧検出部で得られた検出値とに基づき、前記電圧変換部の出力電圧値を前記目標電圧値に近づけるように前記電圧変換部に与えるPWM信号のデューティを設定する設定部と、
前記設定部で設定されたデューティのPWM信号を前記電圧変換部に出力する駆動部と、
前記電圧変換部が所定の安定状態となった場合において前記設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する異常検出部と、
を有する。

発明の効果

0008

本発明の電圧変換装置は、設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する異常検出部を有する。この構成によれば、フィードバック制御で設定されるデューティが正規範囲に収束しないような異常を検出することができる。

0009

特に、電圧変換部が安定状態であるにもかかわらず設定部で設定されるデューティが正規範囲に収束しないような異常を検出し得るため、異常の誤検出を抑えることができ、正確性の高い異常検出が可能となる。例えば、出力電圧検出部のモニタ異常に起因して異常な電圧増大制御や異常な電圧減少制御がなされてしまい、電圧変換部が安定状態(デューティが収束されるべき状態)であるのにデューティが正規範囲に収束しない事態が発生した場合には、その異常状態を異常検出部によって検出することができる。

図面の簡単な説明

0010

実施例1の電圧変換装置を概略的に例示する回路図である。
実施例1の電圧変換装置で実行される降圧制御中の異常判定処理の流れを例示するフローチャートである。
実施例1の電圧変換装置で実行される昇圧制御中の異常判定処理の流れを例示するフローチャートである。
(A)は、降圧制御中のPWM信号を例示する説明図であり、(B)は、昇圧制御中のPWM信号を例示する説明図である。

実施例

0011

発明の望ましい形態を以下に示す。
本発明は、電圧変換部の入力電圧を示す値を検出する入力電圧検出部を有していてもよい。異常検出部は、目標電圧値と入力電圧検出部で得られた検出値とに基づき、設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する構成であってもよい。

0012

この構成によれば、目標電圧値と入力電圧検出部で得られた検出値とに基づいて設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出することができる。つまり、出力電圧のモニタ結果に頼らずに、デューティが正規範囲に収束しない異常が発生したか否かを判別することができる。

0013

異常検出部は、入力電圧検出部で得られる検出値に基づき、所定の安定状態の条件として電圧変換部へ入力される入力電圧の状態が所定の入力電圧安定状態であるか否かを判定し、所定の入力電圧安定状態である場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する構成であってもよい。

0014

この構成によれば、入力電圧が安定している状態であるにもかかわらずデューティが正規範囲に収束しない異常を検出することができる。

0015

異常検出部は、出力電圧検出部で得られる検出値に基づき、所定の安定状態の条件として電圧変換部から出力される出力電圧の状態が所定の出力電圧安定状態であるか否かを判定し、所定の出力電圧安定状態である場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する構成であってもよい。

0016

この構成によれば、出力電圧が安定している状態であるにもかかわらずデューティが正規範囲に収束しない異常を検出することができる。

0017

本発明は、電圧変換部の出力電流を示す値を検出する出力電流検出部を有していてもよい。設定部は、電圧変換部からの出力電流が予め設定された最大電流値に達した場合に電圧変換部に与えるPWM信号のデューティの増大を制限する構成であってもよい。異常検出部は、出力電流検出部で得られる検出値に基づき電圧変換部からの出力電流が最大電流値に達しているか否かを判定し、最大電流値に達していない場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する構成であってもよい。

0018

電圧変換部からの出力電流が予め設定された最大電流値に達した場合に電圧変換部に与えるPWM信号のデューティの増大を制限することで、出力電流が最大電流値を超えて上昇してゆくことを防ぐことができる。但し、このように出力電流が最大電流値に達している場合、電流増大を防ぐためのデューティの制限によってデューティが正規範囲に収束しない事態が生じ得る。よって、出力電流が最大電流値に達していない場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出するようにすれば、出力電流が最大電流値に達する度に異常が検出されるような事態を防ぐことができ、本来的に検出されるべき異常をより正確に検出することができる。

0019

<実施例1>
以下、本発明を具体化した実施例1について説明する。
図1で示す電圧変換装置1は、例えば、車載用昇降圧型DCDCコンバータとして構成されており、第1導電路91又は第2導電路92の一方の導電路に印加された直流電圧を昇圧又は降圧して他方の導電路に出力する構成をなすものである。

0020

電圧変換装置1は、電力線としての第1導電路91及び第2導電路92とを備える。第1導電路91は、第1電源部である高圧電源部101の高電位側の端子導通する配線であり、高圧電源部101から所定の直流電圧が印加される構成をなす。第2導電路92は、第2電源部である低圧電源部102の高電位側の端子に導通する配線であり、低圧電源部102から所定の直流電圧が印加される構成をなす。

0021

高圧電源部101、低圧電源部102は、例えば、鉛蓄電池リチウムイオン電池電気二重層キャパシタリチウムイオンキャパシタ、その他の蓄電部など、公知の蓄電手段によって構成されている。高圧電源部101の出力電圧は、低圧電源部102の出力電圧よりも高い電圧であればよく、それぞれの出力電圧の具体的な値は特に限定されない。高圧電源部101及び低圧電源部102の低電位側の端子はグラウンド電位(0V)に保たれている。

0022

高圧電源部101に接続された第1導電路91には、車載負荷111が接続されており、車載負荷111は高圧電源部101から電力供給を受ける構成をなす。低圧電源部102に接続された第2導電路92には、車載負荷112が接続されており、車載負荷112は低圧電源部102から電力供給を受ける構成をなす。車載負荷111、112は、公知の車載用の電気部品であり、特に種類は限定されない。

0023

電圧変換部6は、スイッチング素子T1,T2,T3,T4のオンオフ動作により入力された電圧を昇圧又は降圧して出力する機能を有する。電圧変換部6は、第1導電路91と第2導電路92の間に設けられ、第1導電路91に印加された電圧を降圧して第2導電路92に出力する降圧機能と、第2導電路92に印加された電圧を昇圧して第1導電路91に出力する昇圧機能を有する。

0024

電圧変換部6は、Hブリッジ構造で配置されたスイッチング素子T1,T2,T3,T4と、コイル8とを備え、いわゆる双方向型のDCDCコンバータとして機能する。スイッチング素子T1,T2,T3,T4は、いずれもMOSFETとして構成されている。なお、第1導電路91には、コンデンサ81が設けられ、第2導電路92には、コンデンサ82が設けられている。

0025

電圧変換部6において、スイッチング素子T1のドレインには、第1導電路91が接続され、スイッチング素子T1のソースには、スイッチング素子T2のドレイン及びコイル8の一端が接続されている。スイッチング素子T3のドレインには、第2導電路92が接続され、スイッチング素子T3のソースには、スイッチング素子T4のドレイン及びコイル8の他端が接続されている。スイッチング素子T2,T4のそれぞれのソースはグラウンドに接続されている。スイッチング素子T1,T2,T3,T4のそれぞれのゲートには、後述する駆動部4からの各信号がそれぞれ入力される。

0026

電流検出回路12,22(電流モニタ)はいずれも、公知の電流検出回路として構成されている。電流検出回路12は、第1導電路91を流れる電流を検出する電流検出回路であり、例えば第1導電路91に設けられたシャント抵抗と、シャント抵抗の両端電圧増幅して出力する差動増幅器とによって構成されている。電流検出回路22は、第2導電路92を流れる電流を検出する電流検出回路であり、例えば第2導電路92に設けられたシャント抵抗と、シャント抵抗の両端電圧を増幅して出力する差動増幅器とによって構成されている。制御部2は、電流検出回路12から入力された値(電流検出回路12の検出値)に基づいて第1導電路91を流れる電流値を把握し、電流検出回路22から入力された値(電流検出回路22の検出値)に基づいて第2導電路92を流れる電流値を把握する。

0027

電圧検出回路14,24(電圧モニタ)はいずれも、公知の電圧検出回路として構成されている。電圧検出回路14は、第1導電路91の電圧を示す値(例えば第1導電路91の電圧値、又は第1導電路91の電圧値を分圧回路によって分圧した値等)を検出値として制御部2に入力する。電圧検出回路24は、第2導電路92の電圧を示す値(例えば第2導電路92の電圧値、又は第2導電路92の電圧値を分圧回路によって分圧した値等)を検出値として制御部2に入力する。制御部2は、電圧検出回路14から入力された値(電圧検出回路14の検出値)に基づいて第1導電路91の電圧値を把握し、電圧検出回路24から入力された値(電圧検出回路14の検出値)に基づいて第2導電路92の電圧値を把握する。

0028

制御部2は、例えばマイクロコンピュータとして構成され、電流検出回路12,22及び電圧検出回路14,24から入力される電流値及び電圧値と、制御ユニット120によって設定された目標電圧値とに基づいて公知の方法でフィードバック制御を行い、電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティを設定する。そして、設定されたデューティのPWM信号を駆動部4に出力する。

0029

電圧変換装置1の外部には、ECUとして構成された制御ユニット120が設けられている。この制御ユニット120は、例えばCAN通信によって電圧変換装置1と通信可能とされており、目標電圧値を電圧変換装置1に送信する機能を有する。制御部2は、制御ユニット120から入力された目標電圧値を用いて上述のフィードバック制御を行う。

0030

駆動部4は、スイッチング素子T1,T2,T3,T4をオンオフさせる制御信号を出力する回路である。この駆動部4は、設定部に相当する制御部2で設定されたデューティのPWM信号を電圧変換部6に出力する機能を有する。

0031

降圧モードでは、図4(A)のように、スイッチング素子T1,T2の各ゲートに対してデッドタイムを設定した形でPWM信号が相補的に出力され、スイッチング素子T1へのオン信号の出力中は、スイッチング素子T2へオフ信号が出力され、スイッチング素子T1へのオフ信号の出力中は、スイッチング素子T2へオン信号が出力される。スイッチング素子T1をオン状態とし、スイッチング素子T2をオフ状態とした第1状態と、スイッチング素子T1をオフ状態とし、スイッチング素子T2をオン状態とした第2状態とが交互に切り替えられると、第1導電路91に印加された直流電圧が降圧され、第2導電路92に出力される。第2導電路92の出力電圧は、スイッチング素子T1のゲートに与えるPWM信号のデューティDに応じて定まる。図4(A)のように、スイッチング素子T1へのPWM信号の周期をTaとし、スイッチング素子T1へのPWM信号のオン期間をTbとした場合、デューティDは、D=Tb/Taである。なお、降圧モードでは、スイッチング素子T3のゲートにはオン信号が継続的に入力され、スイッチング素子T3はオン状態で維持される。また、スイッチング素子T4のゲートにはオフ信号が継続的に入力され、スイッチング素子T4はオフ状態で維持される。

0032

このように、降圧モードでは、設定部として機能する制御部2により公知方式のフィードバック制御がなされ、予め設定された目標電圧値と電圧検出回路24(出力電圧検出部)で得られた検出値とに基づき、電圧変換部6の出力電圧値を目標電圧値に近づけるように電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティを設定する。制御部2は、電圧変換部6を降圧モードで動作させる間、このようなフィードバック制御を継続的に行う。但し、制御部2は、電圧変換部6からの出力電流が予め設定された最大電流値(上限値)に達した場合、電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティの増大を制限する。つまり、電圧変換部6の出力電流値が最大電流値に達している場合、出力電圧値が目標電圧値よりも低くても、デューティを増大させる制御(即ち出力電圧を増大させる制御)を行わず、デューティを維持するように制御を行うようになっている。

0033

なお、降圧モードでは、第1導電路91が入力側の導電路であり、第2導電路92が出力側の導電路である。この場合、電圧検出回路14は、入力電圧検出部として機能し、電圧変換部6の入力電圧を示す値(検出値)を制御部2に入力する。また、電圧検出回路24が、出力電圧検出部として機能し、電圧変換部6の出力電圧を示す値(検出値)を制御部2に入力する。電流検出回路22は、出力電流検出部として機能し、電圧変換部6の出力電流を示す値(検出値)を制御部2に入力する。

0034

昇圧モードでは、図4(B)のように、スイッチング素子T1,T2の各ゲートに対してデッドタイムを設定した形でPWM信号が相補的に出力され、スイッチング素子T1へのオフ信号の出力中は、スイッチング素子T2へオン信号が出力され、スイッチング素子T1へのオン信号の出力中は、スイッチング素子T2へオフ信号が出力される。スイッチング素子T1をオフ状態とし、スイッチング素子T2をオン状態とした第1状態と、スイッチング素子T1をオン状態とし、スイッチング素子T2をオフ状態とした第2状態とが交互に切り替えられると、第2導電路92に印加された直流電圧が昇圧され、第1導電路91に出力される。第1導電路91の出力電圧は、スイッチング素子T2のゲートに与えるPWM信号のデューティDに応じて定まる。図4(B)のように、スイッチング素子T2へのPWM信号の周期をTaとし、スイッチング素子T2へのPWM信号のオン期間をTcとした場合、デューティDは、D=Tc/Taである。なお、昇圧モードでは、スイッチング素子T3のゲートにはオン信号が継続的に入力され、スイッチング素子T3はオン状態で維持される。また、スイッチング素子T4のゲートにはオフ信号が継続的に入力され、スイッチング素子T4はオフ状態で維持される。

0035

このように、昇圧モードでも、設定部として機能する制御部2により公知方式のフィードバック制御がなされ、予め設定された目標電圧値と電圧検出回路14(出力電圧検出部)で得られた検出値とに基づき、電圧変換部6の出力電圧値を目標電圧値に近づけるように電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティを設定する。制御部2は、電圧変換部6を昇圧モードで動作させる間、このようなフィードバック制御を継続的に行う。但し、制御部2は、電圧変換部6からの出力電流が予め設定された最大電流値(上限値)に達した場合、電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティの増大を制限する。つまり、電圧変換部6の出力電流値が最大電流値に達している場合、出力電圧値が目標電圧値よりも低くても、デューティを増大させる制御(即ち出力電圧を増大させる制御)を行わず、デューティを維持するように制御を行うようになっている。

0036

昇圧モードでは、第2導電路92が入力側の導電路であり、第1導電路91が出力側の導電路である。この場合、電圧検出回路24は、入力電圧検出部として機能し、電圧変換部6の入力電圧を示す値(検出値)を制御部2に入力する。また、電圧検出回路14が、出力電圧検出部として機能し、電圧変換部6の出力電圧を示す値(検出値)を制御部2に入力する。電流検出回路12は、出力電流検出部として機能し、電圧変換部6の出力電流を示す値(検出値)を制御部2に入力する。

0037

次に、電圧変換装置1の動作中に実行される異常判定処理について説明する。
まず、降圧モードで実行される異常判定処理を説明する。図2の異常判定処理は、降圧モードのときに制御部2によって短い時間間隔で周期的に行われる処理である。制御部2は、図2の異常判定処理の開始後、電流検出回路22から入力される検出値に基づき、電圧変換部6の出力電流値(第2導電路92を流れる電流値)が所定の最大電流値に達しているか否かを判断する(S1)。出力電流値が最大電流値に達している場合、ステップS1においてYESの判断となり、図2の異常判定処理を終了する。

0038

制御部2は、ステップS1において出力電流値が最大電流値に達していないと判断した場合(S1:NO)、ステップS2において、外部状態が安定してから一定時間経過しているか否かを判断する。「外部状態が安定している場合」は「所定の安定状態」の一例に相当し、例えば、入力電圧が一定レベルに保たれており且つ出力電圧が一定レベルに保たれている場合が該当する。例えば、ステップS2の判断処理の時点で、入力電圧値の変動が一定範囲(一定電圧差)に収まっている状態が一定時間経過しており且つ出力電圧値の変動が一定範囲(一定電圧差)に収まっている状態が一定時間経過している場合、制御部2は、ステップS2においてYESと判断し、そうでない場合にはステップS2においてNOを判断する。ステップS2においてNOの判断となった場合、図2の異常判定処理を終了する。

0039

制御部2は、ステップS2の判断処理において、外部状態が安定してから一定時間経過していると判断した場合(入力電圧値の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過しており且つ出力電圧値の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過している場合)、ステップS3において、デューティDが所定の正規範囲に収束しているか否かを判断する。具体的には、電圧検出回路14の検出値から把握される入力電圧値V1と、制御ユニット120からの指示によって設定された目標電圧値Vtとに基づき、S3の処理の時点で設定されているデューティDがVt/V1に近似する値に収束しているか否かを判断する。制御部2は、デューティDとVt/V1との差が一定値未満である場合にはステップS3においてYESと判断し、図2の異常判定処理を終了する。

0040

制御部2は、ステップS3において、デューティDとVt/V1との差が一定値以上であると判断した場合(S3:NO)、ステップS4において、出力異常と判定する。ステップS4において出力異常と判定した場合、例えば、電圧変換部6に対するPWM信号の出力を停止し、電圧変換部6の動作を停止する。そして、外部ECUに対し、電圧変換部6に異常が発生していることを示す情報を送信する。

0041

次に、昇圧モードで実行される異常判定処理を説明する。図3の異常判定処理は、昇圧モードのときに制御部2によって短い時間間隔で周期的に行われる処理である。制御部2は、図3の異常判定処理の開始後、電流検出回路22から入力される検出値に基づき、電圧変換部6の出力電流値(第1導電路91を流れる電流値)が所定の最大電流値に達しているか否かを判断する(S21)。出力電流値が最大電流値に達している場合、ステップS21においてYESの判断となり、図3の異常判定処理を終了する。

0042

制御部2は、ステップS21において出力電流値が最大電流値に達していないと判断した場合(S21:NO)、ステップS22において、外部状態が安定してから一定時間経過しているか否かを判断する。「外部状態が安定している場合」とは、上述した通り、例えば、入力電圧が一定レベルに保たれており且つ出力電圧が一定レベルに保たれている状態である。例えば、ステップS22の判断処理の時点で、入力電圧値の変動が一定範囲(一定電圧差)に収まっている状態が一定時間経過しており且つ出力電圧値の変動が一定範囲(一定電圧差)に収まっている状態が一定時間経過している場合、制御部2は、ステップS22においてYESと判断し、そうでない場合にはステップS22においてNOを判断する。ステップs22においてNOの判断となった場合、図3の異常判定処理を終了する。

0043

制御部2は、ステップS22の判断処理において、外部状態が安定してから一定時間経過していると判断した場合(入力電圧値の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過しており且つ出力電圧値の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過している場合)、ステップS23において、デューティDが所定の正規範囲に収束しているか否かを判断する。具体的には、電圧検出回路24の検出値から把握される入力電圧値V2と、制御ユニット120からの指示によって設定された目標電圧値Vtとに基づき、S3の処理の時点でD/(1−D)がVt/V2に近似する値に収束しているか否かを判断する。即ち、S3の処理の時点で設定されているデューティDがVt/(V2+Vt)に近似する値に収束しているか否かを判断する。制御部2は、D/(1−D)とVt/V2との差が一定値未満である場合にはステップS23においてYESと判断し、図3の異常判定処理を終了する。

0044

制御部2は、ステップS23において、D/(1−D)とVt/V2との差が一定値以上であると判断した場合(S23:NO)、ステップS24において、出力異常と判定する。ステップS24において出力異常と判定した場合、例えば、電圧変換部6に対するPWM信号の出力を停止し、電圧変換部6の動作を停止する。そして、外部ECUに対し、電圧変換部6に異常が発生していることを示す情報を送信する。

0045

本構成では、図2図3の処理を行う制御部2が異常検出部の一例に相当し、電圧変換部6が所定の安定状態となった場合(具体的には、S2、S22にてYESと判断される場合)において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出するように機能する。具体的には、制御部2は、図2で示す降圧モードの場合、目標電圧値Vtと電圧検出回路14(入力電圧検出部)で得られた検出値とに基づき、フィードバック制御で設定されるデューティDが所定の正規範囲(Vt/V1との差が一定値未満となる範囲)に収束しない異常を検出する。また、制御部2は、図3で示す昇圧モードの場合、目標電圧値Vtと電圧検出回路24(入力電圧検出部)で得られた検出値とに基づき、フィードバック制御で設定されるデューティDが所定の正規範囲(Vt/(V2+Vt)との差が一定値未満となる範囲)に収束しない異常を検出する。

0046

以上のように、電圧変換装置1は、電圧変換部6が所定の安定状態となった場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する異常検出部を有する。このように構成されているため、電圧変換部6が安定状態であるにもかかわらずフィードバック制御で設定されるデューティが正規範囲に収束しないような異常を検出することができる。

0047

例えば、出力電圧検出部のモニタ異常に起因して異常な電圧増大制御や異常な電圧減少制御がなされてしまい、電圧変換部6が安定状態(デューティが収束されるべき状態)であるのにデューティが正規範囲に収束しない事態が発生した場合には、その異常状態を異常検出部によって検出することができる。

0048

電圧変換装置1は、電圧変換部6の入力電圧を示す値を検出する入力電圧検出部を有する。そして、異常検出部は、目標電圧値と入力電圧検出部で得られた検出値とに基づき、設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する。例えば、降圧モードの場合には、目標電圧値と電圧検出回路14で得られた検出値とに基づき、設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する。また、昇圧モードの場合には、目標電圧値と電圧検出回路24で得られた検出値とに基づき、設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する。この構成によれば、目標電圧値と入力電圧検出部で得られた検出値とに基づいて設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出することができる。つまり、出力電圧のモニタ結果に頼らずに、デューティが正規範囲に収束しない異常が発生したか否かを判別することができる。

0049

異常検出部に相当する制御部2は、入力電圧検出部で得られる検出値に基づき、「所定の安定状態」の条件として電圧変換部へ入力される入力電圧の状態が所定の入力電圧安定状態であるか否かを判定する。例えば、図2で示す降圧モードでは、電圧検出回路14(入力電圧検出部)で得られる検出値に基づいて電圧変換部6へ入力される入力電圧の状態が所定の入力電圧安定状態であるか否か(具体的には、入力電圧値V1の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過しているか否か)を判定する。図3で示す昇圧モードでは、電圧検出回路24(入力電圧検出部)で得られる検出値に基づいて電圧変換部6へ入力される入力電圧の状態が所定の入力電圧安定状態であるか否か(具体的には、入力電圧値V2の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過しているか否か)を判定する。いずれのモードでも、制御部2は、入力電圧が安定している場合にデューティDが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する。この構成によれば、入力電圧が安定している状態であるにもかかわらずデューティが正規範囲に収束しない異常を検出することができる。

0050

異常検出部に相当する制御部2は、出力電圧検出部で得られる検出値に基づき、「所定の安定状態」の条件として電圧変換部から出力される出力電圧の状態が所定の出力電圧安定状態であるか否かを判定する。図2で示す降圧モードでは、電圧検出回路24(出力電圧検出部)で得られる検出値に基づいて電圧変換部6から出力される出力電圧の状態が所定の出力電圧安定状態であるか否か(具体的には、出力電圧値V2の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過しているか否か)を判定する。図3で示す昇圧モードでは、電圧検出回路14(出力電圧検出部)で得られる検出値に基づいて電圧変換部6から出力される出力電圧の状態が所定の出力電圧安定状態であるか否か(具体的には、出力電圧値V1の変動が一定電圧差に収まっている状態が一定時間経過しているか否か)を判定する。いずれのモードでも、制御部2は、出力電圧が安定している場合にデューティDが所定の正規範囲に収束しない異常を検出する。この構成によれば、出力電圧が安定している状態であるにもかかわらずデューティが正規範囲に収束しない異常を検出することができる。

0051

電圧変換装置1では、設定部に相当する制御部2は、電圧変換部6からの出力電流が予め設定された最大電流値に達した場合に電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティの増大を制限するようになっている。そして、図2のステップS1、図3のステップS21のように、異常検出部に相当する制御部2は、出力電流検出部で得られる検出値に基づき電圧変換部6からの出力電流が最大電流値に達しているか否かを判定し、最大電流値に達していない場合にフィードバック制御で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出するようになっている。

0052

電圧変換部6からの出力電流が予め設定された最大電流値に達した場合に電圧変換部6に与えるPWM信号のデューティの増大を制限することで、出力電流が最大電流値を超えて上昇してゆくことを防ぐことができる。但し、このように出力電流が最大電流値に達している場合、電流増大を防ぐためのデューティの制限によってデューティが正規範囲に収束しない事態が生じ得る。よって、出力電流が最大電流値に達していない場合において設定部で設定されるデューティが所定の正規範囲に収束しない異常を検出するようにすれば、出力電流が最大電流値に達する度に異常が検出されるような事態を防ぐことができ、本来的に検出されるべき異常をより正確に検出することができる。

0053

<他の実施例>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上述した実施例では、昇降圧型のDCDCコンバータとして構成される電圧変換装置を例示したが昇圧型のDCDCコンバータに適用してもよく、降圧型のDCDCコンバータに適用してもよい。また、一方側から入力された電圧を変換して他方側に出力する一方向型のDCDCコンバータに適用してもよく、双方向型のDCDCコンバータに適用してもよい。
(2)上述した実施例では、単相式のDCDCコンバータを例示したが、多相式のDCDCコンバータに適用してもよい。
(3)上述した実施例では、入力電圧の安定状態と出力電圧の安定状態をいずれも確認した上で、両電圧が安定状態である場合にデューティが収束しない異常を検出する構成を例示した。しかし、この構成に限定されない。例えば、図2のS2、図3のS22では、上述した所定の入力電圧安定状態となっているかのみを確認してもよく、上述した所定の出力電圧安定状態となっているかのみを確認してもよい。

0054

1…電圧変換装置
2…制御部(設定部、異常検出部)
4…駆動部
6…電圧変換部
12,22…電流検出回路(出力電流検出部)
14,24…電圧検出回路(入力電圧検出部、出力電圧検出部)
T1,T2,T3,T4…スイッチング素子

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