JP5403694B2

JP5403694B2 - Ｄｃｄｃコンバータ

Info

Publication number: JP5403694B2
Application number: JP2010199546A
Authority: JP
Inventors: 靖理大元; 勇作井戸; 孝治蜂谷
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-09-07
Also published as: JP2012060723A

Description

本発明は、DCDCコンバータに関し、特に、出力電圧の垂下制御を実行可能なDCDCコンバータに関する。

従来、DCDCコンバータでは、負荷量の増大、または、DCDCコンバータの出力側の電極間が回路内または負荷側で短絡するショート故障により、負荷の総抵抗（以下、単に負荷抵抗とも称する）が減少し、出力電流が増大した場合、過電流の発生を防止するために出力電圧を下げる、いわゆる垂下制御が行われている。

また、従来のDCDCコンバータの中には、垂下制御において、出力電流が増大した要因により出力電圧を低下させるペースを切り替えることができるものがある。具体的には、例えば、出力電流が所定の第１の閾値以上である場合、ショート故障により出力電流が増大していると判定され、出力電圧が瞬時に下げられ、DCDCコンバータの出力が速やかに停止される。一方、出力電流が第１の閾値より小さく、かつ、所定の第２の閾値以上である場合、負荷増大により出力電流が増大していると判定され、ハードウエアに負担をかけないように、出力電圧が段階的に下げられる。

さらに、従来、指令電圧と実際の出力電圧との差が所定の閾値以上となる状態が規定時間以上継続した場合、内部のコンバータが故障していると判定するDCDCコンバータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載のDCDCコンバータでは、コンバータの故障の誤検知を防止するために、垂下制御中は、コンバータの故障判断が禁止されている。従って、特許文献１に記載のDCDCコンバータでは、例えば、垂下制御中にショート故障が発生した場合に対応することができず、さらに重大な故障が発生する恐れがある。

特開２００６−５０７９９号公報

本発明は、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生した故障を迅速に検出できるようにするためのものである。

本発明の第１の側面のDCDCコンバータは、入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータであって、前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段とを備える。

本発明の第１の側面のDCDCコンバータにおいては、出力電圧制御手段により変圧手段の出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定される。

従って、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生したショート故障を迅速に検出することができる。

この変圧手段は、例えば、スイッチング素子を用いたハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式などの電力変換回路により構成される。この出力電圧制御手段、故障検出手段は、例えば、マイクロコンピュータ、プロセッサなどにより構成される。

前記故障検出手段には、前記出力電圧の垂下制御の開始前にすでに前記出力電流の前記所定の時間あたりの増加量が前記閾値以上であるとき、前記出力電圧の垂下制御が開始された時点で、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定させることができる。

これにより、ショート故障によりDCDCコンバータの出力電圧の垂下制御が開始された時点でショート故障を検出することができる。

本発明の第２の側面のDCDCコンバータは、入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータであって、前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの減少量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段とを備える。

本発明の第２の側面のDCDCコンバータにおいては、出力電圧制御手段により変圧手段の出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの減少量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定される。

従って、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生したオープン故障を迅速に検出することができる。

本発明の第３の側面のDCDCコンバータにおいては、入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータであって、前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記出力電圧制御手段から前記変圧手段に与えられる前記出力電圧の指令値と実際の前記出力電圧との差が所定の第１の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段とを備える。

本発明の第３の側面のDCDCコンバータにおいては、出力電圧制御手段により変圧手段の出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記出力電圧制御手段から前記変圧手段に与えられる前記出力電圧の指令値と実際の前記出力電圧との差が所定の第１の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定される。

前記故障検出手段には、前記出力電圧の垂下制御の開始前に前記出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の第２の閾値以上であるとき、前記出力電圧の垂下制御が開始された時点で、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定させることができる。

本発明によれば、DCDCコンバータの出力電圧の垂下制御中に発生した故障を迅速に検出することができる。

本発明を適用したDCDCコンバータの一実施の形態を示す回路図である。制御部の機能の構成例を示すブロック図である。 DCDCコンバータにより実行される垂下制御処理の第１の実施の形態を説明するためのフローチャートである。正常時とショート故障発生時のDCDCコンバータの垂下特性の例を示すグラフである。正常時とオープン故障発生時のDCDCコンバータの垂下特性の例を示すグラフである。 DCDCコンバータにより実行される垂下制御処理の第２の実施の形態を説明するためのフローチャートである。垂下制御が正常に行われた場合の出力電流Ioutの時系列の変化の一例を示すグラフである。垂下制御が正常に行われた場合の出力電圧Voutの時系列の変化の一例を示すグラフである。垂下制御中にショート故障が発生した場合の出力電流Ioutの時系列の変化の一例を示すグラフである。垂下制御中にショート故障が発生した場合の出力電圧Voutの時系列の変化の一例を示すグラフである。コンピュータの構成例を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例

＜１．実施の形態＞
［DCDCコンバータ１２の構成例］
図１は、本発明を適用したDCDCコンバータの回路の構成例を示すブロック図である。DCDCコンバータ１２は、例えば、EV（Electric Vehicle、電気自動車）、HEV（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー）などの電動車両に設けられる。DCDCコンバータ１２は、変圧部２１、電流センサ２２、電圧センサ２３、および、制御部２４を含むように構成される。

変圧部２１は、FET（Field Effect Transistor）などのスイッチング素子を用いた電力変換回路により構成され、高圧バッテリ１１から供給される直流電力の電圧を、制御部２４から供給される出力電圧指令値Vcに基づく電圧に変換して出力する。変圧部２１から出力された直流電力は、低圧バッテリ１３および負荷１４に供給される。低圧バッテリ１３は、DCDCコンバータ１２から供給される直流電力により充電されるとともに、負荷１４に直流電力を供給する。

なお、変圧部２１の電力変換の方式は、特定の方式に限定されるものではなく，例えば、ハーフブリッジ方式、フルブリッジ方式などを採用することができる。

電流センサ２２は、変圧部２１の出力電流Ioutを検出し、検出結果を示す信号を制御部２４に供給する。

電圧センサ２３は、変圧部２１の出力電圧Voutを検出し、検出結果を示す信号を制御部２４に供給する。

制御部２４は、例えば、マイクロコンピュータなどにより構成され、変圧部２１の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutに基づいて、出力電圧指令値Vcを設定し、出力電圧指令値Vcを変圧部２１に供給する。また、制御部２４は、後述するように、変圧部２１の垂下制御を行う。さらに、制御部２４は、後述するように、DCDCコンバータ１２またはその周囲の故障を検出し、外部（例えば、他のECU（Electronic Control Unit）など）に通知する。

［制御部２４の機能の構成例］
図２は、制御部２４の機能の構成例を示すブロック図である。制御部２４は、電流検出部５１、電圧検出部５２、出力電圧制御部５３、故障検出部５４、および、メモリ５５を含むように構成される。

電流検出部５１は、電流センサ２２から供給される信号に基づいて、変圧部２１の出力電流Ioutを検出し、出力電流Ioutの検出値を出力電圧制御部５３および故障検出部５４に供給する。

電圧検出部５２は、電圧センサ２３から供給される信号に基づいて、変圧部２１の出力電圧Voutを検出し、出力電圧Voutの検出値を出力電圧制御部５３および故障検出部５４に供給する。

出力電圧制御部５３は、変圧部２１の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutに基づいて、出力電圧指令値Vcを設定し、設定した出力電圧指令値Vcを変圧部２１に供給することにより、変圧部２１の出力電圧Voutを制御する。また、出力電圧制御部５３は、必要に応じて、出力電圧指令値Vcをメモリ５５に記録する。

故障検出部５４は、変圧部２１の出力電流Ioutおよび出力電圧Vout、並びに、出力電圧制御部５３により設定される出力電圧指令値Vcに基づいて、DCDCコンバータ１２またはその周囲の故障を検出する。故障検出部５４は、検出した故障を出力電圧制御部５３および外部に通知する。また、故障検出部５４は、必要に応じて、出力電流Ioutの検出値をメモリ５５に記録する。

［垂下制御処理の第１の実施の形態］
次に、図３のフローチャートを参照して、DCDCコンバータ１２により実行される垂下制御処理の第１の実施の形態について説明する。この第１の実施の形態では、変圧部２１の出力電流Ioutに基づいて、故障検出が行われる。

なお、垂下制御処理は、負荷量の増大またはショート故障の発生により、負荷１４の総抵抗成分Ｒ（以下、単に負荷抵抗Ｒとも称する）が減少し、出力電流Ioutが所定の閾値It0以上になったとき、開始される。なお、閾値It0は、垂下制御の開始判定を行うために予め設定されている閾値である。

ステップＳ１において、DCDCコンバータ１２は、垂下制御を開始する。具体的には、出力電圧制御部５３は、所定の時間Δt毎に出力電圧指令値Vcを所定の電圧ΔVずつ下げ、変圧部２１に供給する。変圧部２１は、出力電圧指令値Vcに従って、時間Δt毎に出力電圧Voutを電圧ΔVずつ段階的に下げるように、内部のスイッチング素子等を制御する。

ステップＳ２において、出力電流検出部５１は、電流センサ２２から供給される信号に基づいて、出力電流Ioutを検出し、出力電流Ioutの検出値を故障検出部５４に供給する。

ステップＳ３において、故障検出部５４は、前回の出力電流Ioutの検出値をメモリ５５から読み出し、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIを算出する。

ステップＳ４において、故障検出部５４は、今回の出力電流Ioutの検出値をメモリ５５に記録する。

ステップＳ５において、故障検出部５４は、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが所定の閾値ΔIt2を超えたか否かを判定する。なお、この閾値ΔIt2は、故障判定を行うためのものであり、ゼロより大きい値に予め設定されている。今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt2を超えたと判定された場合、処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、故障検出部５４は、電流センサ２２と低圧バッテリ１３の間で、ショート故障が発生していると判定する。

ステップＳ７において、DCDCコンバータ１２は、故障対応処理１を実行する。

ここで、故障対応処理１について、図４を参照して説明する。図４は、正常時とショート故障発生時のDCDCコンバータ１２の垂下特性の例を示すグラフである。横軸は出力電流Ioutを示し、縦軸は出力電圧Voutを示している。また、一点鎖線は垂下制御が正常に行われた場合の垂下特性を示し、実線はショート故障により異常垂下が発生した場合の垂下特性を示している。

この例では、正常時の垂下特性は、いわゆる逆Ｌ字型の垂下特性を示している。すなわち、正常時には、出力電圧Voutの下降に従って、出力電流Ioutの増加率が次第に減少し、最終的にほぼゼロとなり、出力電流Ioutがほぼ一定になる。そして、出力電圧Voutは、低圧バッテリ１３の電圧Vbとほぼ等しくなる。

一方、ショート故障が発生した場合、負荷抵抗Ｒがほぼゼロになるため、出力電流Ioutが急激に増加し、想定値より大きくなる。この過電流の状態をそのまま放置しておくと、DCDCコンバータ１２、低圧バッテリ１３および負荷１４などが破壊される恐れがある。

そこで、ステップＳ７の故障対応処理１において、故障検出部５４は、ショート故障の発生を、出力電圧制御部５３および外部に通知する。そして、出力電圧制御部５３は、変圧部２１に供給する出力電圧指令値Vcをゼロに設定し、変圧部２１のスイッチング動作を停止させ、出力電圧Voutを早急にゼロに下げる。これにより、ショート故障による過電流が、DCDCコンバータ１２、低圧バッテリ１３および負荷１４に継続して流れることが防止される。

その後、処理はステップＳ１５に進み、ステップＳ１５において、DCDCコンバータ１２は、垂下制御を停止し、垂下制御処理は終了する。

一方、ステップＳ５において、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt2を超えていないと判定された場合、処理はステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、故障検出部５４は、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが所定の閾値ΔIt1未満であるか否かを判定する。なお、この閾値ΔIt1は、故障判定を行うためのものであり、ゼロより小さい値に予め設定されている。今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt1未満であると判定された場合、処理はステップＳ９に進む。

ステップＳ９において、故障検出部５４は、変圧部２１と電流センサ２２の間で、ショート故障が発生していると判定する。

ステップＳ１０において、ステップＳ７の処理と同様に、故障対応処理１が実行される。

その後、処理はステップＳ１５に進み、ステップＳ１５において、垂下制御が停止され、垂下制御処理は終了する。

一方、ステップＳ８において、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが閾値ΔIt1未満でないと判定された場合、処理はステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、故障検出部５４は、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが、閾値ΔIt1以上かつゼロ以下であるか否かを判定する。今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが、閾値ΔIt1以上かつゼロ以下であると判定された場合、処理はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、故障検出部５４は、オープン故障が発生していると判定する。ここで、オープン故障とは、DCDCコンバータ１２の出力側の電極間が開放される故障である。

図５は、正常時とオープン故障発生時のDCDCコンバータ１２の垂下特性の例を示すグラフである。横軸は出力電流Ioutを示し、縦軸は出力電圧Voutを示している。また、一点鎖線は垂下制御が正常に行われた場合の垂下特性を示し、実線はオープン故障により異常垂下が発生した場合の垂下特性を示している。なお、正常時のグラフは、図４と同様である。

オープン故障が発生した場合、出力電流Ioutは急激に減少し、ゼロになるとともに、出力電圧Voutは、低圧バッテリ１３の電圧Vbとほぼ等しくなる。

従って、故障検出部５４は、出力電流Ioutの減少率（所定の時間あたりの出力電流Ioutの減少量）が、閾値ΔIt1（＜０）より大きく、ゼロより小さい場合、オープン故障が発生していると判定する。

ステップＳ１３において、DCDCコンバータ１２は、故障対応処理２を実行する。具体的には、故障検出部５４は、オープン故障の発生を、出力電圧制御部５３および外部に通知する。なお、この時点で出力電流Ioutはほぼゼロになっているので、必ずしも変圧部２１の動作を停止する必要はない。従って、故障対応処理１のように変圧部２１の動作を停止せずに、変圧部２１の動作をそのまま継続するようにしてもよい。あるいは、故障対応処理１と同様に、変圧部２１の動作を停止するようにしてもよい。

その後、処理はステップＳ１５に進み、垂下制御が停止される。なお、故障対応処理２において変圧部２１の動作が継続されている場合、垂下制御の停止に伴い通常の制御が開始される。そして、垂下制御処理は終了する。

一方、ステップＳ１１において、今回と前回の出力電流Ioutの検出値の差ΔIが、閾値ΔIt1以上かつゼロ以下でないと判定された場合、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４において、故障検出部５４は、負荷１４が正常な状態に復帰したか否かを判定する。例えば、故障検出部５４は、出力電流Ioutを所定の閾値It3と比較し、出力電流Ioutが閾値It3以上である場合、負荷１４が正常な状態に復帰していないと判定し、処理はステップＳ２に戻る。そして、変圧部２１の出力電圧Voutが、時間Δt毎に電圧ΔVずつ段階的に下げられる垂下制御が継続して行われる。

一方、ステップＳ１４において、故障検出部５４は、出力電流Ioutが閾値It3より小さい場合、負荷１４が正常な状態に復帰したと判定し、処理はステップＳ１５に進む。このとき、故障検出部５４は、負荷１４が正常な状態に復帰したことを出力電圧制御部５３に通知する。

なお、出力電流Ioutが閾値It3より小さい状態が所定の時間継続した場合、負荷１４が正常な状態に復帰したと判定するようにしてもよい。

ステップＳ１５において、DCDCコンバータ１２は、出力電流Ioutが十分小さくなったので、垂下制御を停止し、通常の制御を開始する。そして、垂下制御処理は終了する。

このようにして、DCDCコンバータ１２の出力電圧の垂下制御中に、出力電流Ioutに基づいてショート故障およびオープン故障を迅速に検出し、適切に対応することができる。その結果、故障の拡大を防止することができる。

［垂下制御処理の第２の実施の形態］
次に、図６のフローチャートを参照して、DCDCコンバータ１２により実行される垂下制御処理の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態では、変圧部２１の出力電圧Voutに基づいて、故障検出が行われる。

なお、この処理は、負荷量の増大またはショート故障の発生により、負荷１４の負荷抵抗Ｒが減少し、出力電流Ioutが所定の閾値It0以上になったとき、開始される。

ステップＳ５１において、図３のステップＳ１の処理と同様に、垂下制御が開始される。

ステップＳ５２において、電圧検出部５２は、電圧センサ２３から供給される信号に基づいて、出力電圧Voutを検出し、出力電圧Voutの検出値を出力電圧制御部５３に供給する。

ステップ５３において、出力電圧制御部５３は、出力電圧指令値Vcを、検出された出力電圧Voutから電圧ΔVだけ引くことにより求める。

ステップＳ５４において、出力電圧制御部５３は、出力電圧指令値Vcをメモリ５５に記録するとともに、変圧部２１に供給する。変圧部２１は、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcとなるように、内部のスイッチング素子等を制御する。

ステップＳ５５において、電圧検出部５２は、ステップＳ５３の処理で出力電圧指令値Vcが変圧部２１に供給されてから所定の時間Δtが経過した時点で、電圧センサ２３から供給される信号に基づいて、出力電圧Voutを検出する。そして、電圧検出部５２は、出力電圧Voutの検出値を、出力電圧制御部５３および故障検出部５４に供給する。

ステップＳ５６において、故障検出部５４は、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcと等しいか否かを判定する。具体的には、故障検出部５４は、最新の出力電圧指令値Vcをメモリ５５から読み出し、ステップＳ５４の処理で検出された出力電圧Voutと比較する。故障検出部５４は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcとの差が所定の許容範囲内である場合、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcと等しいと判定し、処理はステップＳ５７に進む。

ステップＳ５７において、故障検出部５４は、負荷１４が正常な状態に復帰したか否かを判定する。具体的には、電流検出部５１は、電流センサ２２から供給される信号に基づいて、出力電流Ioutを検出し、出力電流Ioutの検出値を故障検出部５４に供給する。

故障検出部５４は、上述した図３のステップＳ１４の処理と同様にして、負荷１４が正常な状態に復帰したか否かを判定する。すなわち、出力電流Ioutが所定の閾値It3より小さくなったか否かが判定される。負荷１４が正常な状態に復帰していないと判定された場合、すなわち、出力電流Ioutが閾値It3以上であると判定された場合、処理はステップＳ５３に戻る。そして、変圧部２１の出力電圧Voutが、時間Δt毎に電圧ΔVずつ段階的に下げられる垂下制御が継続して行われる。

一方、ステップＳ５７において、負荷１４が正常な状態に復帰したと判定された場合、すなわち、出力電流Ioutが閾値It3より小さいと判定された場合、処理はステップＳ６６に進む。このとき、故障検出部５４は、負荷１４が正常な状態に復帰したことを出力電圧制御部５３に通知する。

ステップＳ６６において、DCDCコンバータ１２は、負荷１４が正常な状態に復帰したので、垂下制御を停止し、通常の制御を開始する。そして、垂下制御処理は終了する。

一方、ステップＳ５６において、故障検出部５４は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcとの差が所定の許容範囲を超えている場合、出力電圧Voutが出力電圧指令値Vcと等しくないと判定し、処理はステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８において、故障検出部５４は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が所定の閾値ΔVth1以下であるか否かを判定する。なお、この閾値ΔVth1は、故障判定を行うために予め設定されている閾値である。そして、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が閾値ΔVth1以下であると判定された場合、処理はステップＳ５９に進む。

ステップＳ５９において、ステップＳ５７の処理と同様に、負荷１４が正常な状態に復帰したか否かが判定される。負荷１４が正常な状態に復帰していないと判定された場合、処理はステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０において、出力電圧制御部５３は、出力電圧指令値Vcを、出力電圧Vout−（ΔV＋補正電圧）に設定する。このとき、例えば、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcとの差が補正電圧に設定される。

その後、処理はステップＳ５４に戻り、垂下制御が継続して行われる。

一方、ステップＳ５９において、負荷１４が正常な状態に復帰したと判定された場合、処理はＳ６６に進む。

一方、ステップＳ５８において、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が閾値ΔVth1より大きいと判定された場合、処理はステップＳ６１に進む。

ステップＳ６１において、故障検出部５４は、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が、閾値ΔVth1より大きく、かつ、所定の閾値ΔVth2より小さいか否かを判定する。なお、この閾値ΔVth2は、故障判定を行うために予め設定されている閾値である。そして、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が、閾値ΔVth1より大きく、かつ、閾値ΔVth2より小さいと判定された場合、処理はステップＳ６２に進む。

ステップＳ６２において、図３のステップＳ１２の処理と同様に、オープン故障が発生していると判定され、ステップＳ６３において、図３のステップＳ１３の処理と同様に、故障対応処理２が実行される。その後、処理はステップＳ６６に進む。

ステップＳ６６において、DCDCコンバータ１２は、垂下制御を停止する。そして、垂下制御処理は終了する。

一方、ステップＳ６１において、出力電圧Voutと出力電圧指令値Vcの差の絶対値が、閾値ΔVth2以上であると判定された場合、処理はステップＳ６４に進む。

ステップＳ６４において、故障検出部５４は、ショート故障が発生していると判定する。

ステップＳ６５において、図３のステップＳ７の処理と同様に、故障対応処理１が実行される。その後、処理はステップＳ６６に進む。

このようにして、DCDCコンバータ１２の出力電圧の垂下制御中に、出力電圧Voutに基づいてショート故障およびオープン故障を迅速に検出し、適切に対応することができる。その結果、故障の拡大を防止することができる。

＜２．変形例＞
［故障の検出方法の変形例］
以上の説明では、出力電流Ioutまたは出力電圧Voutのいずれか一方を用いて、垂下制御中の故障を検出する例を示したが、両方を用いるようにしてもよい。両方を用いることにより、以下に述べるように、より故障の検出精度を上げることが可能になる。また、故障の発生箇所をある程度絞ることが可能になる。

図７および図８は、時刻t1において異常が発生し、逆Ｌ字型の垂下制御が開始され、そのまま正常に垂下制御が行われた場合の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutの検出値の時系列の変化の一例を示すグラフである。なお、図７の横軸は時間を示し、縦軸は電流センサ２２による出力電流Ioutの検出値を示している。また、図８の横軸は時間を示し、縦軸は電圧センサ２３による出力電圧Voutの検出値を示している。

出力電圧Voutは、垂下制御が開始された時刻t1から、低圧バッテリ１３の電圧Vbに達するまでの間、ほぼ同じ変化率で下げられ、その後、電圧Vbに保たれる。なお、参考までに、低圧バッテリ１３が設けられない場合には、出力電圧Voutは、０まで下げられることもある。

一方、出力電流Ioutは、時刻t1以降もしばらく上昇し、設計値により求まる短絡電流に達した後、ほぼ一定に保たれ、出力電圧Voutがゼロまで下がった場合、その後ゼロまで下げられる。

図９および図１０は、時刻t11において異常が発生し、垂下制御が開始され、時刻t12において、ショート故障が発生した場合の出力電流Ioutおよび出力電圧Voutの検出値の時系列の変化の一例を示すグラフである。なお、図９の横軸は時間を示し、縦軸は電流センサ２２による出力電流Ioutの検出値を示している。また、図１０の横軸は時間を示し、縦軸は電圧センサ２３による出力電圧Voutの検出値を示している。

図９の例において、出力電流Ioutは、ショート故障が発生した時刻t12において急上昇している。これにより、ショート故障が、少なくとも電流センサ２２の後段で発生していることが分かる。なお、ショート故障が電流センサ２２の前段で発生した場合、出力電流Ioutは急降下し、ほぼ−∞になる。

また、図１０の例において、出力電圧Voutは、時刻t12において０まで急降下している。これにより、ショート故障が発生していることが分かる。

また、変圧部２１の出力側以降でオープン故障が発生した場合、発生箇所に関わらず、電流センサ２２による出力電流Ioutの検出値は、ほぼ０になる。図３の垂下制御処理の例では、これを利用して、出力電流Ioutが急激に減少した場合、オープン故障が発生していると判定するようにした。

しかし、電流センサ２２の設置位置によっては、変圧部２１の出力側以降であって、電流センサ２２の前段でショート故障が発生する場合があり、この場合、オープン故障が発生した場合と同様に、出力電流Ioutの検出値がほぼ０になる。従って、出力電流Ioutだけでは、ショート故障とオープン故障の判定を誤る可能性がある。

一方、変圧部２１の出力側以降でオープン故障が発生した場合、電圧センサ２３による出力電圧Voutの検出値は、発生箇所が電圧センサ２３の前段のとき、低圧バッテリ１３の電圧Vbとほぼ等しくなり、発生箇所が電圧センサ２３の後段のとき、変圧部２１の出力電圧とほぼ等しくなる。また、変圧部２１の出力側以降でショート故障が発生した場合、ショート故障の発生箇所に関わらず、電圧センサ２３による出力電圧Voutの検出値は、ほぼ０になる。

従って、出力電流Ioutの検出値がほぼ０である場合、出力電圧Voutの検出値に基づいて、オープン故障とショート故障のいずれが発生しているかをより正確に識別することができる。また、出力電圧Voutの検出値に基づいて、オープン故障が、電圧センサ２３の前段または後段のいずれで発生したかを絞り込むことができる。

［その他の変形例］
また、以上の説明では、本発明を降圧型のDCDCコンバータに適用する例を示したが、本発明は昇圧型のDCDCコンバータにも適用することができる。

さらに、図３および図６のいずれの垂下制御処理を行う場合でも、垂下制御を開始する前に、すでに出力電流Ioutの時間Δtあたりの増加量が閾値ΔIt1以上であるとき、換言すれば、垂下制御を開始する前にすでにショート故障の判定条件が成立しているとき、垂下制御が開始された時点で、ショート故障が発生していると判定するようにしてもよい。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

図１０は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。

バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、及びドライブ２１０が接続されている。

入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１１高圧バッテリ
１２ DCDCコンバータ
１３低圧バッテリ
１４負荷
２１変圧部
２２電流センサ
２３電圧センサ
２４制御部
５１電流検出部
５２電圧検出部
５３出力電圧制御部
５４故障検出部

Claims

入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータにおいて、
前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、
前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段と
を備えることを特徴とするDCDCコンバータ。
前記故障検出手段は、前記出力電圧の垂下制御の開始前にすでに前記出力電流の前記所定の時間あたりの増加量が前記閾値以上であるとき、前記出力電圧の垂下制御が開始された時点で、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項１に記載のDCDCコンバータ。
入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータにおいて、
前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、
前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記変圧手段の出力電流の所定の時間あたりの減少量が所定の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段と
を備えることを特徴とするDCDCコンバータ。
入力された電圧を変圧して出力する変圧手段を備えるDCDCコンバータにおいて、
前記変圧手段の出力電圧を制御する出力電圧制御手段と、
前記出力電圧制御手段により前記出力電圧の垂下制御が行われている場合に、前記出力電圧制御手段から前記変圧手段に与えられる前記出力電圧の指令値と実際の前記出力電圧との差が所定の第１の閾値以上になったとき、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する故障検出手段と
を備えることを特徴とするDCDCコンバータ。
前記故障検出手段は、前記出力電圧の垂下制御の開始前に前記出力電流の所定の時間あたりの増加量が所定の第２の閾値以上であるとき、前記出力電圧の垂下制御が開始された時点で、前記DCDCコンバータまたはその周囲に故障が発生したと判定する
ことを特徴とする請求項４に記載のDCDCコンバータ。