JP6149884B2 - 電圧コンバータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電圧コンバータを制御する電圧コンバータ制御装置に関する。

従来、直流電源と負荷回路との間に設けられ、高電位側及び低電位側のスイッチング素子の動作により電圧を変換する電圧コンバータの制御装置において、スイッチング素子や電圧センサ等の異常による出力電圧の異常を検出する制御装置が知られている。

例えば特許文献１に開示された「車両の電源装置の制御部」は、入力電圧センサ値Ｖｉｎ（特許文献１ではＶＬ）及び出力電圧センサ値Ｖｓｙｓ（特許文献１ではＶＨ）の誤差範囲、並びに、駆動回路のスイッチング遅れやデッドタイムの影響によるｄｕｔｙの誤差範囲に基づいて、出力電圧Ｖｓｙｓのセンサ値が取り得る理論検出範囲を算出し、出力電圧Ｖｓｙｓのセンサ値が理論検出範囲から継続的に外れたとき、電圧コンバータが異常であると判定する。

特開２００９−１４８１１６号公報

しかし、特許文献１の従来技術では、電圧センサの誤差範囲を考慮して理論検出範囲を算出するため、電圧センサのばらつきが大きい場合には理論検出範囲を広く設定しすぎ、電圧コンバータの異常を検出することができない場合があると考えられる。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、電圧センサの誤差やばらつきの影響を小さくし、電圧コンバータの異常を検出可能な電圧コンバータ制御装置を提供することにある。

本発明の電圧コンバータ制御装置は、バッテリと負荷回路との間に設けられ、電気エネルギーを蓄積及び放出可能なリアクトル、並びに、交互にオンオフすることでリアクトルにおける電気エネルギーの蓄積及び放出を繰り返す高電位側スイッチング素子及び低電位側スイッチング素子を含む電圧変換部を備え、バッテリ側の入力電圧（Ｖｉｎ）と負荷回路側の出力電圧（Ｖｓｙｓ）とを変換する電圧コンバータに適用される。

この電圧コンバータ制御装置は、電圧制御部及び異常検出部を備える。
電圧制御部は、入力電圧のセンサ値、出力電圧のセンサ値、及び出力電圧に対する目標値である出力電圧指令値（Ｖｓｙｓ^*）に基づいて、高電位側スイッチング素子のスイッチング周期に対するオン時間比率である「ｄｕｔｙ」を演算し、電圧変換部へ出力する。
異常検出部は、電圧コンバータが正常な場合に電圧制御部が出力することが想定されるｄｕｔｙの範囲である「ｄｕｔｙ正常範囲」を、電圧コンバータの入力側の電圧及び出力側の電圧を含む情報に基づいて設定し、電圧制御部が出力したｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲から継続的に外れているとき、電圧コンバータの異常を検出する。
ここで、「継続的に外れている」とは、例えば制御周期毎に実行される異常検出ルーチンにおいて、ｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲から外れていると判断された回数が１回以上の所定回数に達したことをいう。

そして、異常検出部は、電圧コンバータの出力側の電圧情報として、出力電圧指令値に基づいて、ｄｕｔｙ正常範囲を設定することを特徴とする。
出力電圧の情報として、出力電圧センサが検出したセンサ値ではなく指令値を用いるため、出力電圧センサの誤差やばらつきの影響を受けることなく、電圧コンバータの異常を好適に検出することができる。

本発明は、異常検出部がどのような情報に基づいて「ｄｕｔｙ正常範囲」を設定するかという点に関して、３とおりの具体的構成を提供する。
第１の構成によると、異常検出部は、電圧コンバータの入力側の電圧情報として、バッテリの内部抵抗（ＲＢ）、及び、当該内部抵抗による電圧降下を仮想的にゼロとしたときのバッテリの電圧であるバッテリ電圧（ＶＢ）を取得する。
そして、出力電圧指令値、バッテリ電圧、バッテリ内部抵抗、及び、ｄｕｔｙを用いてバッテリの電力であるバッテリ電力（ＰＢ）を算出する以下の数式

により放物線で表されるｄｕｔｙ−ＰＢ特性線と、バッテリが充放電可能な電力範囲を示すバッテリ充電許容電力（Ｗｉｎ）及びバッテリ放電許容電力（Ｗｏｕｔ）とに基づいて、「放物線の軸に対応する値以上であり、且つ、バッテリ電力がバッテリ充電許容電力とバッテリ放電許容電力との間となるｄｕｔｙの範囲」をｄｕｔｙ正常範囲として設定する。

第２の構成によると、異常検出部は、電圧コンバータの入力側の電圧情報として入力電圧を取得し、さらに、バッテリが充放電可能な電力範囲を示すバッテリ充電許容電力（Ｗｉｎ）及びバッテリ放電許容電力（Ｗｏｕｔ）を取得する。異常検出部は、出力電圧指令値毎に入力電圧とｄｕｔｙとの関係を規定したマップに基づいて、力行側における入力電圧とバッテリ放電許容電力との交点である力行限界点（Ｐ）をｄｕｔｙ下限値とし、回生側における入力電圧とバッテリ充電許容電力との交点である回生限界点（Ｒ）をｄｕｔｙ上限値として、入力電圧に対するｄｕｔｙ正常範囲を設定する。
第２の構成では、現実に取得が困難なバッテリ電圧及びバッテリ内部抵抗に代えて、通常の電圧変換制御で用いる入力電圧を用いてｄｕｔｙ正常範囲を設定することができる。よって、第１の構成と同様の効果を奏する電圧コンバータ制御装置を、より現実的に実現することができる。

第３の構成によると、異常検出部は、電圧コンバータの入力側の電圧情報として、電圧コンバータに入力される最小入力電圧及び最大入力電圧を既得している。
そして、バッテリ電圧、バッテリ内部抵抗、及び、入力電圧を用いてバッテリの電力であるバッテリ電力（ＰＢ）を算出する以下の数式

により放物線で表されるＶｉｎ−ＰＢ特性線と、最小入力電圧及び最大入力電圧とに基づいて、現在のバッテリ電力において入力電圧が取り得る範囲を推定する。さらに、入力電圧が取り得る範囲と、出力電圧指令値及び入力電圧とｄｕｔｙとの関係を規定したマップとに基づいて、ｄｕｔｙ正常範囲を設定する。

第３の構成では、センサ誤差を考慮する必要がある入力電圧Ｖｉｎ、並びに、電圧コンバータ制御装置の業者にとって入手困難な場合があり得るバッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔの情報を用いないでｄｕｔｙ正常範囲を設定することができる。

本発明の実施形態による電圧コンバータ制御装置が適用されるシステムの概略構成図である。 本発明の実施形態による電圧コンバータ制御装置の制御ブロック図である。 本発明の第１実施形態において電圧コンバータの回路モデルに基づく数式の導出を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態によるｄｕｔｙ−ＰＢ特性線、及び、ｄｕｔｙ正常範囲を説明する図である。 本発明の第１実施形態による異常検出処理のフローチャートである。 本発明の第２実施形態による入力電圧Ｖｉｎ及びｄｕｔｙとバッテリ電力との関係を表すマップである。 図６を書き直したｄｕｔｙと入力電圧Ｖｉｎとの関係を表すマップである。 本発明の第２実施形態による異常検出処理のフローチャートである。 本発明の第３実施形態によるＶｉｎ−ＰＢ特性線、及び、現在のバッテリ電力に基づく「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲」の推定を説明する図である。 図９のＶｉｎ−ＰＢ特性線とバッテリ内部抵抗ＲＢとの関係を説明する図である。 バッテリ温度ＴＢとバッテリ内部抵抗ＲＢとの関係を表すマップである。 本発明の第３実施形態による「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲」に基づくｄｕｔｙ正常範囲の設定を説明する図である。

以下、本発明による電圧コンバータ制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、複数の実施形態に共通の構成について説明する。以下、「本実施形態」という場合、後述の第１〜第３実施形態を包括する。これらの実施形態の電圧コンバータ制御装置は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータを駆動するシステムの電圧コンバータに適用される。

［電圧コンバータの全体構成］
電圧コンバータを含むシステムの全体構成について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、電圧コンバータ２０は、バッテリ１と、モータジェネレータ８を駆動する「負荷回路」としてのインバータ７との間に設けられ、バッテリ１側の入力電圧Ｖｉｎと、インバータ７側の出力電圧Ｖｓｙｓとを変換する装置である。特に本実施形態の電圧コンバータ２０は、入力電圧Ｖｉｎを昇圧してインバータ７に出力する昇圧コンバータである。

先に、電圧コンバータ２０の範囲外のシステム構成について説明する。
バッテリ１は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の充放電可能な蓄電装置によって構成される直流電源である。電気二重層キャパシタ等もバッテリ１の一態様に含むものとする。
また、バッテリ１の内部を、モデル的にバッテリ電圧ＶＢの電圧発生源と内部抵抗ＲＢとに分けて示している。このバッテリ電圧ＶＢは、内部抵抗ＲＢによる電圧降下を仮想的にゼロとしたときのバッテリ１の電圧、つまり、純粋なバッテリ１の電圧に相当する。
なお、バッテリ電圧「ＶＢ」、バッテリ内部抵抗「ＲＢ」、及び、電圧コンバータ２０内に図示するバッテリ電流「ＩＢ」の記号の添え字「Ｂ」は、図中及び後述の数式では下付き文字で表し、明細書の文中では通常文字で記載する。

インバータ７は、ブリッジ接続される６つのスイッチング素子により構成され、電圧コンバータ２０が生成したシステム電圧Ｖｓｙｓが印加される。インバータ７は、ＰＷＭ制御や位相制御によって各相のスイッチング素子がオンオフされることにより、直流電力を三相交流電力に変換してモータジェネレータ８に供給する。
モータジェネレータ８は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機である。モータジェネレータ８は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載されるモータジェネレータ（図中、「ＭＧ」と記す。）であり、力行動作により変速機等を介して駆動輪を駆動するトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝達されるトルクを発電によってエネルギー回収する発電機としての機能を兼ね備える。

車両制御回路４０は、図示しないアクセル信号、ブレーキ信号、シフト信号、車速信号等の信号に基づき、モータジェネレータ８に対するトルク指令値を演算する。また、トルク指令値及びモータジェネレータ８の回転数に基づいて、電圧コンバータ２０の出力電圧Ｖｓｙｓに対する目標値である出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を演算し、電圧コンバータ制御装置５０に指令する。
また、車両制御回路４０は、バッテリ１のＳＯＣ（充電量）を取得し、バッテリ１が充放電可能な電力範囲を示すバッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔを演算する。さらに、車両制御回路４０は、現在のバッテリ電力ＰＢｎを出力する。

電圧コンバータ制御装置５０は、電圧コンバータ２０の入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｓｙｓ、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*等に基づいて、スイッチング素子２３、２４のスイッチング周期に対するオンオフ時間比率であるデューティ指令値を演算し、電圧コンバータ２０の昇圧部２２に出力する装置であり、詳細な構成については後述する。
なお、他の実施形態では、車両制御回路４０が演算した出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を電圧コンバータ制御装置５０が取得するのでなく、電圧コンバータ制御装置５０の内部で出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を演算するようにしてもよい。

次に、電圧コンバータ２０の構成について説明する。電圧コンバータ２０は、リアクトル２１、及び、「電圧変換部」としての昇圧部２２を含む。
リアクトル２１は、電流の変化に伴って発生する誘起電圧による電気エネルギーを蓄積及び放出可能である。

昇圧部２２は、直列接続された２つのスイッチング素子２３、２４と、各スイッチング素子２３、２４に対して並列に接続された還流ダイオード２５、２６とを含む。高電位側スイッチング素子２３は、リアクトル２１の出力端とインバータ７の高電位ラインＬｐとの間に接続され、低電位側スイッチング素子２４は、リアクトル２１の出力端とインバータ７の低電位ラインＬｇとの間に接続されている。還流ダイオード２５、２６は、低電位側から高電位側への電流を許容する向きに設けられている。

高電位側スイッチング素子２３及び低電位側スイッチング素子２４は、電圧コンバータ制御装置５０からのデューティ指令により交互に、かつ相補的にオンオフする。
本明細書では、「高電位側スイッチング素子２３のスイッチング周期に対するオン時間比率を示すオンデューティ指令値」を「ｄｕｔｙ」と定義する。以下、「ｄｕｔｙ」と英文字で記載する場合、「高電位側スイッチング素子２３のオンデューティ指令値」を意味する。また、ｄｕｔｙは［％］単位でなく、０以上１以下の無次元数として定義する。
仮にデッドタイムを無視すれば、低電位側スイッチング素子２４のオンデューティ指令値は、「１−ｄｕｔｙ」に相当する。

力行時には、高電位側スイッチング素子２３がオフで低電位側スイッチング素子２４がオンのとき、バッテリ１からリアクトル２１に電流が流れることによりエネルギーが蓄積される。また、高電位側スイッチング素子２３がオンで低電位側スイッチング素子２４がオフのとき、リアクトル２１に蓄積されたエネルギーが放出されることにより、入力電圧Ｖｉｎに誘起電圧が重畳された出力電圧Ｖｓｙｓがインバータ７側に出力される。

回生時には、高電位側スイッチング素子２３がオンで低電位側スイッチング素子２４がオフのとき、インバータ７側の電力がバッテリ１に回生される。高電位側スイッチング素子２３がオフで低電位側スイッチング素子２４がオンのとき、インバータ７側からの回生は中断される。
力行時及び回生時において、電圧コンバータ制御装置５０が演算したｄｕｔｙに基づいて、スイッチング素子２３、２４がオンオフすることにより、電圧コンバータ２０が変換する電圧が所望の値に制御される。

以上の他、電圧コンバータ２０の入力側には、バッテリ１からの電源ノイズを除去するフィルタコンデンサ２７が設けられる。また、入力電圧センサ３１は、入力電圧Ｖｉｎを検出する。電圧コンバータ２０の出力側には、インバータ７への出力電圧Ｖｓｙｓを平滑化する平滑コンデンサ２８が設けられる。また、出力電圧センサ３２は、出力電圧Ｖｓｙｓを検出する。
入力電圧センサ３１が検出した入力電圧センサ値Ｖｉｎ、出力電圧センサ３２が検出した出力電圧センサ値Ｖｓｙｓは、電圧コンバータ制御装置５０に入力される。

［電圧コンバータ制御装置の構成］
次に、電圧コンバータ制御装置５０の構成について、図２を参照して説明する。電圧コンバータ制御装置５０は、マイコン等により構成され、内部にはいずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。電圧コンバータ制御装置５０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
電圧コンバータ制御装置５０は、「電圧制御部」としての昇圧制御部５５と、電圧コンバータ２０の異常を検出する異常検出部６０とを備える。

昇圧制御部５５は、フィードバック減算器５１、ＰＩ制御器５２、フィードフォワード演算部５３及びｄｕｔｙ減算器５４を有している。
フィードバック減算器５１は、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*と出力電圧Ｖｓｙｓとの偏差ΔＶｓｙｓを算出する。ＰＩ制御器５２は、出力電圧の偏差ΔＶｓｙｓを０に収束させるように、比例積分演算により、ｄｕｔｙのフィードバック項ｄｕｔｙ＿ｆｂを演算する。
フィードフォワード演算部５３は、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*との比に基づいて、ｄｕｔｙのフィードフォワード項ｄｕｔｙ＿ｆｆを演算する。
ｄｕｔｙ減算器５４は、フィードフォワード項ｄｕｔｙ＿ｆｆからフィードバック項ｄｕｔｙ＿ｆｂを減算した値を「ｄｕｔｙ」として昇圧部２２に出力する。

ところで、電圧コンバータ２０を構成するスイッチング素子２３、２４や還流ダイオード２５、２６、或いは、電圧センサ３１、３２が故障する可能性がある。これらの素子やセンサが故障すると、昇圧制御部５５の制御が不安定となったり、制御が成立しなくなったりするおそれがある。

そこで、本発明の電圧コンバータ制御装置５０が備える異常検出部６０は、電圧コンバータ２０が正常な場合に昇圧制御部５５が出力することが想定されるｄｕｔｙの範囲である「ｄｕｔｙ正常範囲」を、電圧コンバータ２０の入力側の電圧及び出力側の電圧を含む情報に基づいて設定する。そして、昇圧制御部５５によって演算されたｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲から継続的に外れているとき、電圧コンバータ２０の異常を検出する。

なお、電圧コンバータ２０の異常検出に関し、例えば特許文献１の従来技術では、入力電圧センサ値及び出力電圧センサ値の誤差範囲、並びに、駆動回路のスイッチング遅れやデッドタイムの影響によるｄｕｔｙの誤差範囲に基づいて、出力電圧Ｖｓｙｓのセンサ値が取り得る理論検出範囲を算出し、出力電圧Ｖｓｙｓのセンサ値が理論検出範囲から継続的に外れたとき、電圧コンバータが異常であると判定する。
しかし、特許文献１の従来技術では、電圧センサの誤差範囲を考慮して理論検出範囲を算出するため、電圧センサのばらつきが大きい場合には理論検出範囲を広く設定しすぎ、電圧コンバータの異常を検出することができない場合があると考えられる。

それに対し、本発明の電圧コンバータ制御装置５０の異常検出部６０は、ｄｕｔｙ正常範囲を設定するための根拠とする「電圧コンバータ２０の出力側の電圧情報」として、出力電圧センサ３２が検出したセンサ値でなく、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を用いることにより、出力電圧センサ３２の誤差やばらつきによる影響を除くことを特徴とする。

以下では主に、異常検出部６０がどのような情報に基づいて、「ｄｕｔｙ正常範囲」を設定するかという具体的構成について説明する。図２において異常検出部６０に入力される情報のうち、実線矢印で示す出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*は、下記の第１〜第３実施形態において、「ｄｕｔｙ正常範囲」を設定するための情報として共通に用いられる。また、ｄｕｔｙ正常範囲と比較されるｄｕｔｙの情報は、当然に取得される必要がある。

一方、一点鎖線矢印で示すバッテリ電圧ＶＢ及びバッテリ内部抵抗ＲＢは、第１実施形態でのみ用いられ、二点鎖線矢印で示す入力電圧Ｖｉｎは、第２実施形態でのみ用いられる。一点鎖線矢印と二点鎖線矢印とを併記したバッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔは、第１実施形態と第２実施形態で用いられる。
また、破線矢印で示す現在のバッテリ電力ＰＢｎは、第３実施形態でのみ用いられる。なお、第３実施形態の異常検出部６０は、それ以外に、最小入力電圧Ｖｉｎ＿ｍｉｎ及び最大入力電圧Ｖｉｎ＿ｍａｘを既得している。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるｄｕｔｙ正常範囲の設定について、図３〜図５を参照して説明する。第１実施形態では、電圧コンバータ２０の回路モデルから導出した以下に説明する数式に基づいて、ｄｕｔｙとバッテリ電力ＰＢとの関係を放物線のバッテリ電力特性線で表す。なお、上述の「ＩＢ」、「ＶＢ」、「ＲＢ」と同様にバッテリ電力「ＰＢ」についても、記号の添え字「Ｂ」は、図中、及び数式では下付き文字で表し、文中では通常文字で記載する。

まず、電圧コンバータ２０の回路モデルである図１を参照し、バッテリ電力ＰＢ、バッテリ電圧ＶＢ、バッテリ内部抵抗ＲＢ、バッテリ電流ＩＢの関係を整理する。バッテリ電流ＩＢをパラメータとすると、バッテリ電力ＰＢは、式（１）のように表される。
ＰＢ＝（ＶＢ−ＲＢ×ＩＢ）×ＩＢ・・・（１）

式（１）を以下のように展開すると、ＩＢの二次方程式（２）が得られる。

図３（ａ）に示すように、式（２）は、横軸をＩＢ、縦軸をＰＢとする座標において、上に凸の放物線で表される。この放物線の軸の方程式は式（３．１）で表され、頂点Ｍの座標は、式（３．２）で表される。

また、放物線の軸よりもバッテリ電流ＩＢが大きい側で、バッテリ電力ＰＢが０となるゼロクロス点Ｚの座標は、式（４）のとおりである。

次に、ｄｕｔｙをパラメータとしてバッテリ電力ＰＢを表す。高電位側スイッチング素子２３と低電位側スイッチング素子２４との中間電圧Ｖｐｗｍの平均値をＶｏとすると、バッテリ電流ＩＢは、Ｖｏを用いて式（５）で表される。

式（５）を式（１）に代入すると、式（６）が得られる。

また、図３（ｂ）に示すように、中間電圧Ｖｐｗｍの平均値Ｖｏは、ｄｕｔｙ及び出力電圧Ｖｓｙｓを用いて、「Ｖｏ＝ｄｕｔｙ×Ｖｓｙｓ」で表される。これを式（６）に代入すると、式（７）が導かれる。

図４に示すように、式（７）は、横軸をｄｕｔｙ、縦軸をＰＢとする座標において、上に凸の放物線で表される。ここで本実施形態では、出力側の電圧情報として、出力電圧センサ３２が検出したセンサ値Ｖｓｙｓではなく、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を用いる。したがって、式（７）は、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を用いた式（８）に書き換えられる。この数式（８）が表す放物線が、第１実施形態による「ｄｕｔｙ−ＰＢ（バッテリ電力）特性線」である。

式（８）の放物線について、軸の方程式は式（９．１）で表され、頂点Ｍの座標は、式（９．２）で表される。

次に図４を参照して、ｄｕｔｙ−ＰＢ特性線に基づくｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの下限値ｍｉｎ及び上限値ｍａｘの設定について説明する。ここでは、「ｄｕｔｙ−ＰＢ特性線」を簡単に「放物線」という。
図４（ａ）〜（ｃ）は、放物線と、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔとの関係により決定されるｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの各パターンを示す図である。
各図において、放物線の頂点を「頂点Ｍ」放物線の軸よりもｄｕｔｙの大きい側での放物線と「バッテリ電力＝０」の線との交点を「ゼロクロス点Ｚ」、放物線とバッテリ充電許容電力Ｗｉｎとの交点を「回生限界点Ｒ」と表す。さらに図４（ｂ）では、放物線とバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔとの交点を「力行限界点Ｐ」と表す。

図４（ａ）のパターンでは、頂点Ｍのバッテリ電力がバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔ以下であり、回生限界点Ｒに対応するｄｕｔｙが１より小さい。この場合、頂点Ｍ（放物線の軸）に対応するｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの下限値ｍｉｎとなり、回生限界点Ｒに対応するｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの上限値ｍａｘとなる。ｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒのうち、ゼロクロス点Ｚより小さい領域は力行時に対応し、ゼロクロス点Ｚより大きい領域は回生時に対応する。

図４（ｂ）のパターンでは、頂点Ｍのバッテリ電力がバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔを超えており、頂点Ｍとゼロクロス点Ｚとの間に力行限界点Ｐが現れる。また、回生限界点Ｒに対応するｄｕｔｙは、図４（ａ）と同様に１より小さい。この場合、力行限界点Ｐに対応するｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの下限値ｍｉｎとなり、回生限界点Ｒに対応するｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの上限値ｍａｘとなる。

図４（ｃ）のパターンでは、頂点Ｍのバッテリ電力がバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔ以下であり、回生限界点Ｒに対応するｄｕｔｙが１を超えている。この場合、頂点Ｍに対応するｄｕｔｙは、図４（ａ）と同様にｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの下限値ｍｉｎとなる。
一方、ｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの上限値ｍａｘは、理論上「１．０」となる。

次に、異常検出部６０が実行する第１実施形態の異常検出処理について、図５のフローチャートを参照して説明する。以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。また、末尾に「Ａ」を付したステップは、後述の第２実施形態とは異なる第１実施形態に特有のステップであり、それ以外のステップは、第２実施形態と共通である。このルーチンは、例えば制御周期毎に実行される。

異常検出部６０は、Ｓ１−１、Ｓ１−２Ａ、Ｓ１−３にて、異常検出処理に用いる各種情報を取得する。これらの取得順序は問わない。
Ｓ１−１では、昇圧制御部５５に入力される出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を流用して取得する。
Ｓ１−２Ａでは、バッテリ電圧ＶＢ、及びバッテリ内部抵抗ＲＢを取得する。或いは、既定値として予め記憶しておいたバッテリ電圧ＶＢ、及びバッテリ内部抵抗ＲＢを用いてもよい。
Ｓ１−３では、車両制御回路４０から、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔを取得する。

Ｓ２Ａでは、取得した情報に基づき、式（８）を用いて放物線マップを作成する。Ｓ３では、この放物線マップを参照し、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したように、ｄｕｔｙ下限値及び上限値を求め、ｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定する。
なお、放物線マップを用いなくても、式（８）と、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ、バッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔとの関係から、数式演算によりｄｕｔｙ下限値及び上限値を求め、ｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定してもよい。

Ｓ４では、異常検出部６０は、昇圧制御部５５が出力したｄｕｔｙを取得する。
昇圧制御部５５が出力したｄｕｔｙが下限値以上かつ上限値以下のとき、すなわちｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒ内にあるとき（Ｓ５：ＹＥＳ）、電圧コンバータ２０は正常であると判定し（Ｓ６）、異常カウンタをクリアする（Ｓ７）。

一方、昇圧制御部５５が出力したｄｕｔｙが下限値より小さいか又は上限値より大きいとき、すなわちｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒから外れているとき（Ｓ５：ＮＯ）、異常カウンタをカウントアップした（Ｓ８）後、Ｓ９にて異常カウンタの回数を評価する。異常カウンタの回数が所定回数以上ならば（Ｓ９：ＹＥＳ）、電圧コンバータ２０は異常であると判定する（Ｓ１０）。異常カウンタの回数が所定回数未満ならば（Ｓ９：ＮＯ）、ルーチンを終了する。
このように、異常カウンタの回数が所定回数に達したとき、「ｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒから継続的に外れている」と認識し、電圧コンバータ２０が異常であると判定することにより、判断根拠となる入力信号にノイズが重畳することや一時的な演算エラーによる誤判定を防止することができる。なお、ノイズや演算エラーによる誤判定の可能性を無視してよい場合は、例えば所定回数を１回に設定してもよい。

以上のように、本発明の第１実施形態による電圧コンバータ制御装置５０の異常検出部６０は、電圧コンバータ２０の回路モデルから導出された式（８）が表す放物線に基づいてｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定し、昇圧制御部５５が出力したｄｕｔｙがｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒから継続的に外れているとき、電圧コンバータ２０の異常を検出する。
式（８）では、出力電圧の情報として、出力電圧センサ３２が検出したセンサ値Ｖｓｙｓではなく指令値Ｖｓｙｓ^*を用いるため、出力電圧センサ３２の誤差やばらつきの影響を受けることなく、電圧コンバータ２０の異常を好適に検出することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるｄｕｔｙ正常範囲の設定について、図６〜図８を参照して説明する。
上記第１実施形態では、ｄｕｔｙとバッテリ電力ＰＢとの関係を表した放物線に基づいてｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定している。しかし、放物線を算出する式（８）に用いるバッテリ電圧ＶＢは、内部抵抗ＲＢによる電圧降下を仮想的にゼロとしたときのバッテリ１の電圧であり、このようなバッテリ電圧ＶＢやバッテリ内部抵抗ＲＢを現実に取得することは困難である。そのため現実的には、何らかの条件を仮定してバッテリ電圧ＶＢ及びバッテリ内部抵抗ＲＢを推定せざるを得ない。
そこで、バッテリ電圧ＶＢ及びバッテリ内部抵抗ＲＢの情報を用いずに、電圧コンバータ制御装置５０が通常に有している情報を利用して異常検出を行うことが望まれる。

図１を参照すると、電圧コンバータ２０の入力電圧Ｖｉｎは、式（１０）で表される。
Ｖｉｎ＝ＶＢ−ＲＢ×ＩＢ ・・・（１０）
ここで、力行時にはＩＢ＞０であるため、Ｖｉｎ＜ＶＢとなり、回生時にはＩＢ＜０であるため、Ｖｉｎ＞ＶＢとなる。
式（１０）は、入力電圧Ｖｉｎがバッテリ電圧ＶＢ及びバッテリ内部抵抗ＲＢの情報を包含していることを意味する。したがって、昇圧制御部５５がフィードフォワード項ｄｕｔｙ＿ｆｆの演算に用いる入力電圧Ｖｉｎの情報を利用すれば、バッテリ電圧ＶＢ及びバッテリ内部抵抗ＲＢの情報を代用可能であることに着目する。

そこで、実機測定又はシミュレーションによって、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を一定値（＝Ｘ［Ｖ］）としたときの、入力電圧Ｖｉｎと、ｄｕｔｙ及びバッテリ電力ＰＢとの関係を調べると、図６のような特性線マップが得られる。
図６において、入力電圧Ｖｉｎ（１）は最も電圧が低く、Ｖｉｎ（２）、Ｖｉｎ（３）、Ｖｉｎ（４）の順に電圧が高くなる。入力電圧Ｖｉｎが高くなるほど、対応するｄｕｔｙは大きくなる。同じ入力電圧Ｖｉｎに対応するｄｕｔｙは、力行側（ＰＢ＞０）では相対的に小さく、回生側（ＰＢ＜０）では相対的に大きい。また、力行側、回生側のそれぞれにおいて入力電圧Ｖｉｎは略垂直に立ち上がっており、バッテリ電力ＰＢの変化に対するｄｕｔｙの変化は非常に小さいことがわかる。

例えば入力電圧Ｖｉｎ（１）について、力行側におけるバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔとの交点である力行限界点Ｐがｄｕｔｙ下限値ｍｉｎとなり、回生側におけるバッテリ充電許容電力Ｗｉｎとの交点である回生限界点Ｒがｄｕｔｙ上限値ｍａｘとなる。このように、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*がＸ［Ｖ］のときの、入力電圧Ｖｉｎ（１）に対するｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定することができる。つまり、第２実施形態では、第１実施形態のような放物線モデルを用いることなく、ｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定することができる。

また、想定範囲における複数の出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*について図６と同様のマップを作成することにより、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*、入力電圧Ｖｉｎ、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔの４つの情報に基づいて、くまなくｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定することができる。
なお、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*を大きくするほど、図６のＶｉｎ特性線は、全体的にｄｕｔｙが小さくなる方向にシフトする傾向となる。

図６をｄｕｔｙ対Ｖｉｎの関係に書き直すと、図７のようになる。図７に示すように、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎが小さいほど、また、バッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔが大きいほど、ｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒは多少拡がる。しかし、その変化は小さいことから、仮に、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔを一定と見なしても、さほど影響はない。したがって、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*及び入力電圧Ｖｉｎの２つの情報のみに基づき、およそのｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定するようにしてもよい。

続いて、第２実施形態の異常検出処理について、図８のフローチャートを参照し、第１実施形態と異なる箇所のみを説明する。第１実施形態と異なるステップは、末尾に「Ｂ」を付したステップであり、「Ｓ１−２Ｂ」及び「Ｓ２Ｂ」がこれに相当する。それ以外の第１実施形態と同一のステップには、同一のステップ記号を付して説明を省略する。
Ｓ１−２Ｂでは、昇圧制御部５５に入力される入力電圧センサ値Ｖｉｎを流用して取得する。また、Ｓ２Ｂでは、Ｓ１−１で取得した出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*に応じて、図６又は図７に示すような、入力電圧Ｖｉｎとｄｕｔｙとの関係を示すマップを選択する。そのマップを参照して、Ｓ３にてｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定する。
なお、上述のように、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔを取得するＳ１−３を省略してもよい。

以上のように第２実施形態は、第１実施形態の技術的思想を基本としつつ、現実に取得が困難なバッテリ電圧ＶＢ及びバッテリ内部抵抗ＲＢに代えて、通常の昇圧制御で用いる入力電圧Ｖｉｎを用いてｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定することができる。よって、第１実施形態と同様の効果を奏する電圧コンバータ制御装置５０を、より現実的に実現することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態によるｄｕｔｙ正常範囲の設定について、図９〜図１２を参照して説明する。
上記第２実施形態では、入力電圧Ｖｉｎを用いてｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定する。また、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔの情報取得を前提とする。

しかし、入力電圧Ｖｉｎのセンサ値を実用的に使用する場合、センサ誤差を考慮する必要がある。センサ誤差によっては、ｄｕｔｙの異常について誤判定をする可能性がある。
また、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔはバッテリ側の情報であり、電圧コンバータ制御装置５０の業者にとって入手困難な場合がある。
そこで第３実施形態では、入力電圧Ｖｉｎ、バッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔの情報を用いないでｄｕｔｙ正常範囲を設定する構成を提供する。

具体的には、異常検出部６０は、「電圧コンバータ２０の入力側の電圧情報」として、電圧コンバータ２０に入力される最小入力電圧Ｖｉｎ＿ｍｉｎ及び最大入力電圧Ｖｉｎ＿ｍａｘを既得している。また、現在のバッテリ電力ＰＢｎの情報を用いる。
次に、以下に説明する「Ｖｉｎ−ＰＢ特性線」と、最小入力電圧Ｖｉｎ＿ｍｉｎ及び最大入力電圧Ｖｉｎ＿ｍａｘとに基づいて、「現在のバッテリ電力ＰＢｎにおいて入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲」を推定する。そして、「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲」と、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*及び入力電圧Ｖｉｎとｄｕｔｙとの関係を規定したマップとに基づいて、ｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定する。

以下、順に説明する。まず、バッテリ電力ＰＢと入力電圧Ｖｉｎとの関係を導出する。
上記の式（１０）を変形すると、バッテリ電流ＩＢについての式（１１）が得られる。

式（１１）は、式（５）のＶｏをＶｉｎに置き換えた式に他ならない。したがって、式（１１）から、式（６）のＶｏをＶｉｎに置き換えた式（１２）が得られる。

図９に示すように、式（１２）は、横軸をＶｉｎ、縦軸をＰＢとする座標において、上に凸の放物線で表される。なお、図９に２本の放物線Ｓα、Ｓβを示したことの意味は後述する。この放物線Ｓα、Ｓβが、第３実施形態による「Ｖｉｎ−ＰＢ特性線」である。

また、Ｖｉｎ−ＰＢ特性Ｓα、Ｓβの頂点Ｍの座標は、式（１３）で表される。

次に、電圧コンバータ２０に入力される入力電圧Ｖｉｎについて、実用上の作動が保証される最小入力電圧Ｖｉｎ＿ｍｉｎ及び最大入力電圧Ｖｉｎ＿ｍａｘは既知の値である。つまり、バッテリ１が充電可能なとき、ＶＢ＜Ｖｉｎ＿ｍａｘであり、バッテリ１が放電可能なとき、ＶＢ＞Ｖｉｎ＿ｍｉｎである。
そこで、充電限界である「ＶＢ＝Ｖｉｎ＿ｍａｘ」のときのＶｉｎ−ＰＢ特性線をＳα、放電限界である「ＶＢ＝Ｖｉｎ＿ｍｉｎ」のときのＶｉｎ−ＰＢ特性線をＳβとする。

図９に示すように、Ｖｉｎ−ＰＢ特性線Ｓαの頂点Ｍα、Ｓβの頂点Ｍβの各座標は、式（１３）においてＶＢにＶｉｎ＿ｍａｘ、Ｖｉｎ＿ｍｉｎを代入した式（１４．１）、（１４．２）で表される。

図９に斜線を引いた領域が「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲」を示す。ここで、力行時（ＰＢ＞０）には、Ｖｉｎ−ＰＢ特性線Ｓα上の入力電圧Ｖｉｎαが「入力電圧Ｖｉｎが取り得る上限値」を意味し、回生時（ＰＢ＜０）には、Ｖｉｎ−ＰＢ特性線Ｓβ上の入力電圧Ｖｉｎβが「入力電圧Ｖｉｎが取り得る下限値」を意味する。
力行時には、現在のバッテリ電力ＰＢｎ＿ｐｗと特性線Ｓαとの交点を入力上限電圧Ｖｉｎα＿ＵＬとし、最小入力電圧Ｖｉｎ＿ｍｉｎから入力上限電圧Ｖｉｎα＿ＵＬまでの範囲を「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲（Ｖｉｎ範囲（力行））」として推定する。
回生時には、現在のバッテリ電力ＰＢｎ＿ｒｇと特性線Ｓβとの交点を入力下限電圧Ｖｉｎβ＿ＬＬとし、入力下限電圧Ｖｉｎβ＿ＬＬから最大入力電圧Ｖｉｎ＿ｍａｘまでの範囲を「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲（Ｖｉｎ範囲（回生））」として推定する。

ところで、Ｖｉｎ−ＰＢ特性線Ｓα、Ｓβの頂点Ｍα、Ｍβの座標におけるＰＢ値は、式（１４．１）、（１４．２）の通り、バッテリ内部抵抗ＲＢに依存する。しかし、第２実施形態で述べたように、バッテリ内部抵抗ＲＢを現実に取得することは困難であるため、何らかの値を仮定して用いることを検討する。

ここで、「ＲＢ₁＜ＲＢ₂」である２つのバッテリ内部抵抗値ＲＢ₁、ＲＢ₂を仮定する。そして、小さい方のバッテリ内部抵抗値ＲＢ₁を用いて規定したＶｉｎ−ＰＢ特性線をＳα₁、Ｓβ₁、その頂点をＭα₁、Ｍβ₁とし、大きい方のバッテリ内部抵抗値ＲＢ₂を用いて規定したＶｉｎ−ＰＢ特性線をＳα₂、Ｓβ₂、その頂点をＭα₂、Ｍβ₂とする。
頂点Ｍα、ＭβのＰＢ値はバッテリ内部抵抗ＲＢに反比例するため、バッテリ内部抵抗ＲＢが小さいほど頂点座標Ｍα、Ｍβは大きくなる。つまり、頂点Ｍα₁、Ｍβ₁の座標のＰＢ値は、それぞれ、頂点Ｍα₂、Ｍβ₂の座標のＰＢ値よりも大きくなる。

図１０に、Ｖｉｎ−ＰＢ特性線Ｓα₁、Ｓα₂、Ｓβ₁、Ｓβ₂を示す。小さい方のバッテリ内部抵抗ＲＢ₁を用いて規定したＳα₁、Ｓβ₁は、大きい方のバッテリ内部抵抗値ＲＢ₂を用いて規定したＳα₂、Ｓβ₂に比べて、放物線が立ち上がっている。したがって、力行時には、現在のバッテリ出力ＰＢｎ＿ｐｗとＶｉｎ−ＰＢ特性線Ｓαとの交点である入力上限電圧Ｖｉｎα＿ＵＬは、バッテリ内部抵抗ＲＢが小さいほど大きくなる。また、回生時には、現在のバッテリ出力ＰＢｎ＿ｒｇとＶｉｎ−ＰＢ特性線Ｓβとの交点である入力下限電圧Ｖｉｎβ＿ＬＬは、バッテリ内部抵抗ＲＢが小さいほど小さくなる。

よって、力行時、回生時のいずれにおいても、バッテリ内部抵抗ＲＢが小さいときほど「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲」は広がる。したがって、「電圧コンバータ２０が確実に異常の場合にのみ異常と判定する」という思想を前提とすると、バッテリ内部抵抗ＲＢとして想定され得る最小値を用いることが適当である。

図１１に示すように、バッテリ温度ＴＢの実用範囲を−３０℃〜６０℃と仮定すると、バッテリ内部抵抗ＲＢは、バッテリ温度ＴＢが低いときほど大きく、バッテリ温度ＴＢが高いときほど小さくなる。また、バッテリ内部抵抗ＲＢは温度による変化が大きいため、バッテリ１の実用温度範囲におけるバッテリ内部抵抗ＲＢの最小値を用いて図９におけるＶｉｎ−ＰＢ特性線Ｓα、Ｓβを規定する。

なお、仮にバッテリ温度ＴＢを取得可能な場合は、図１１に基づいてバッテリ内部抵抗ＲＢを推定してもよい。また、正確なバッテリ温度ＴＢがわからないまでも、例えば周辺温度等に基づいてバッテリ温度ＴＢの範囲をある程度絞ることができる場合は、そのバッテリ温度ＴＢの範囲に対応するバッテリ内部抵抗ＲＢの最小値を採用してもよい。
さらに、バッテリ内部抵抗ＲＢがバッテリ温度ＴＢ以外に充電量（ＳＯＣ）等の因子に依存することがわかっている場合は、それらのパラメータも考慮の上、バッテリ内部抵抗ＲＢの最小値を推定することが好ましい。

次に、「入力電圧Ｖｉｎが取り得る範囲」に基づくｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒの設定について図１２を参照する。図１２は、上記第２実施形態の図７と同様に、出力電圧指令値Ｖｓｙｓ^*が所定値Ｘ［Ｖ］であるときの、力行時及び回生時における「ｄｕｔｙ対Ｖｉｎの関係」を示すマップである。
このマップにおいて縦軸の入力電圧Ｖｉｎとして、図９で推定したＶｉｎ範囲を適用する。そして、力行時には関係線ｆ＿ｐｗとの交点からｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒ（力行）を設定し、回生時には関係線ｆ＿ｒｇとの交点からｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒ（回生）を設定する。

以上のように、第３実施形態では、センサ誤差を考慮する必要がある入力電圧Ｖｉｎ、並びに、電圧コンバータ制御装置５０の業者にとって入手困難な場合があるバッテリ充電許容電力Ｗｉｎ及びバッテリ放電許容電力Ｗｏｕｔの情報を用いないでｄｕｔｙ正常範囲Ｄｎｒを設定することができる。
また、バッテリ内部抵抗ＲＢの最小値を用いてＶｉｎ−ＰＢ特性線を規定することにより、電圧コンバータ２０が異常でないときに異常であると判定する誤判定を可及的に防止することができる。

（その他の実施形態）
（ア）本発明の制御装置が適用される「電圧コンバータ」は、入力電圧を昇圧する昇圧コンバータに限らず、入力電圧を降圧する降圧コンバータであってもよい。それに対応して、「電圧制御部」及び「電圧変換部」は、昇圧制御部５５、昇圧部２２ではなく、降圧制御部、降圧部であってもよい。

（イ）上記実施形態では、電圧コンバータ２０の負荷回路として、直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータ８を駆動するインバータ７を例示した。その他、電圧コンバータ２０の負荷回路として、例えば直流電動機を駆動するＨブリッジ回路を用いてもよい。また、１つの電圧コンバータ２０に対し、複数の負荷回路が接続されてもよい。

（ウ）インバータ等の負荷回路から電力を供給される駆動対象は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として用いられるモータジェネレータに限らず、車両の補機用や、車両以外の電車、昇降機、一般機械等に用いられる回転機であってもよい。また、放電管やＸ線発生装置等の高電圧を用いる装置であってもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

１ ・・・バッテリ、
２０・・・電圧コンバータ、
２１・・・リアクトル、
２２・・・昇圧部（電圧変換部）、
２３・・・高電位側スイッチング素子、
２４・・・低電位側スイッチング素子、
５０・・・電圧コンバータ制御装置、
５５・・・昇圧制御部（電圧制御部）、
６０・・・異常検出部、
７ ・・・インバータ（負荷回路）。

Claims (4)

1. バッテリ（１）と負荷回路（７）との間に設けられ、電気エネルギーを蓄積及び放出可能なリアクトル（２１）、並びに、交互にオンオフすることで前記リアクトルにおける電気エネルギーの蓄積及び放出を繰り返す高電位側スイッチング素子（２３）及び低電位側スイッチング素子（２４）を含む電圧変換部（２２）を備え、前記バッテリ側の入力電圧（Ｖｉｎ）と前記負荷回路側の出力電圧（Ｖｓｙｓ）とを変換する電圧コンバータ（２０）に適用される電圧コンバータ制御装置（５０）であって、
   前記入力電圧のセンサ値、前記出力電圧のセンサ値、及び前記出力電圧に対する目標値である出力電圧指令値（Ｖｓｙｓ^*）に基づいて、前記高電位側スイッチング素子のスイッチング周期に対するオン時間比率であるｄｕｔｙを演算し、前記電圧変換部へ出力する電圧制御部（５５）と、
   前記電圧コンバータが正常な場合に前記電圧制御部が出力することが想定される前記ｄｕｔｙの範囲であるｄｕｔｙ正常範囲を、前記電圧コンバータの入力側の電圧及び出力側の電圧を含む情報に基づいて設定し、前記電圧制御部が出力した前記ｄｕｔｙが前記ｄｕｔｙ正常範囲から継続的に外れているとき、前記電圧コンバータの異常を検出する異常検出部（６０）と、を備え、
   前記異常検出部は、
   前記電圧コンバータの出力側の電圧情報として、前記出力電圧指令値を取得し、
   前記電圧コンバータの入力側の電圧情報として、前記バッテリの内部抵抗（ＲＢ）、及び、当該内部抵抗による電圧降下を仮想的にゼロとしたときの前記バッテリの電圧であるバッテリ電圧（ＶＢ）を取得し、
   前記出力電圧指令値、前記バッテリ電圧、前記バッテリ内部抵抗、及び、前記ｄｕｔｙを用いて前記バッテリの電力であるバッテリ電力（ＰＢ）を算出する以下の数式
   

   

   により放物線で表されるｄｕｔｙ−ＰＢ特性線と、前記バッテリが充放電可能な電力範囲を示すバッテリ充電許容電力（Ｗｉｎ）及びバッテリ放電許容電力（Ｗｏｕｔ）とに基づいて、
   前記放物線の軸に対応する値以上であり、且つ、前記バッテリ電力が前記バッテリ充電許容電力と前記バッテリ放電許容電力との間となる前記ｄｕｔｙの範囲を前記ｄｕｔｙ正常範囲として設定することを特徴とする電圧コンバータ制御装置。
2. バッテリ（１）と負荷回路（７）との間に設けられ、電気エネルギーを蓄積及び放出可能なリアクトル（２１）、並びに、交互にオンオフすることで前記リアクトルにおける電気エネルギーの蓄積及び放出を繰り返す高電位側スイッチング素子（２３）及び低電位側スイッチング素子（２４）を含む電圧変換部（２２）を備え、前記バッテリ側の入力電圧（Ｖｉｎ）と前記負荷回路側の出力電圧（Ｖｓｙｓ）とを変換する電圧コンバータ（２０）に適用される電圧コンバータ制御装置（５０）であって、
   前記入力電圧のセンサ値、前記出力電圧のセンサ値、及び前記出力電圧に対する目標値である出力電圧指令値（Ｖｓｙｓ^*）に基づいて、前記高電位側スイッチング素子のスイッチング周期に対するオン時間比率であるｄｕｔｙを演算し、前記電圧変換部へ出力する電圧制御部（５５）と、
   前記電圧コンバータが正常な場合に前記電圧制御部が出力することが想定される前記ｄｕｔｙの範囲であるｄｕｔｙ正常範囲を、前記電圧コンバータの入力側の電圧及び出力側の電圧を含む情報に基づいて設定し、前記電圧制御部が出力した前記ｄｕｔｙが前記ｄｕｔｙ正常範囲から継続的に外れているとき、前記電圧コンバータの異常を検出する異常検出部（６０）と、を備え、
   前記異常検出部は、
   前記電圧コンバータの出力側の電圧情報として前記出力電圧指令値を取得し、
   前記電圧コンバータの入力側の電圧情報として前記入力電圧を取得し、さらに、前記バッテリが充放電可能な電力範囲を示すバッテリ充電許容電力（Ｗｉｎ）及びバッテリ放電許容電力（Ｗｏｕｔ）を取得し、
   前記出力電圧指令値毎に前記入力電圧と前記ｄｕｔｙとの関係を規定したマップに基づいて、力行側における前記入力電圧と前記バッテリ放電許容電力との交点である力行限界点（Ｐ）をｄｕｔｙ下限値とし、回生側における前記入力電圧と前記バッテリ充電許容電力との交点である回生限界点（Ｒ）をｄｕｔｙ上限値として、前記入力電圧に対する前記ｄｕｔｙ正常範囲を設定することを特徴とする電圧コンバータ制御装置。
3. バッテリ（１）と負荷回路（７）との間に設けられ、電気エネルギーを蓄積及び放出可能なリアクトル（２１）、並びに、交互にオンオフすることで前記リアクトルにおける電気エネルギーの蓄積及び放出を繰り返す高電位側スイッチング素子（２３）及び低電位側スイッチング素子（２４）を含む電圧変換部（２２）を備え、前記バッテリ側の入力電圧（Ｖｉｎ）と前記負荷回路側の出力電圧（Ｖｓｙｓ）とを変換する電圧コンバータ（２０）に適用される電圧コンバータ制御装置（５０）であって、
   前記入力電圧のセンサ値、前記出力電圧のセンサ値、及び前記出力電圧に対する目標値である出力電圧指令値（Ｖｓｙｓ^*）に基づいて、前記高電位側スイッチング素子のスイッチング周期に対するオン時間比率であるｄｕｔｙを演算し、前記電圧変換部へ出力する電圧制御部（５５）と、
   前記電圧コンバータが正常な場合に前記電圧制御部が出力することが想定される前記ｄｕｔｙの範囲であるｄｕｔｙ正常範囲を、前記電圧コンバータの入力側の電圧及び出力側の電圧を含む情報に基づいて設定し、前記電圧制御部が出力した前記ｄｕｔｙが前記ｄｕｔｙ正常範囲から継続的に外れているとき、前記電圧コンバータの異常を検出する異常検出部（６０）と、を備え、
   前記異常検出部は、
   前記電圧コンバータの出力側の電圧情報として、前記出力電圧指令値を取得し、
   前記電圧コンバータの入力側の電圧情報として、前記電圧コンバータに入力される最小入力電圧（Ｖｉｎ＿ｍｉｎ）及び最大入力電圧（Ｖｉｎ＿ｍａｘ）を既得しており、
   前記バッテリ電圧、前記バッテリ内部抵抗、及び、前記入力電圧を用いて前記バッテリの電力であるバッテリ電力（ＰＢ）を算出する以下の数式
   

   

   により放物線で表されるＶｉｎ−ＰＢ特性線と、前記最小入力電圧及び前記最大入力電圧とに基づいて、現在の前記バッテリ電力において前記入力電圧が取り得る範囲を推定し、
   前記入力電圧が取り得る範囲と、前記出力電圧指令値及び前記入力電圧と前記ｄｕｔｙとの関係を規定したマップとに基づいて、前記ｄｕｔｙ正常範囲を設定することを特徴とする電圧コンバータ制御装置。
4. 前記Ｖｉｎ−ＰＢ特性線は、前記バッテリ内部抵抗の最小値を用いて規定されることを特徴とする請求項３に記載の電圧コンバータ制御装置。

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