JP6645356B2 - 電圧変換装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電圧変換装置に関するものである。
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をフィードバックしてパルス幅変調のパルス信号の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。
特開２０１３−２４０１７６号公報
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。
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。
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ことを目的とするものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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、車載用の昇降圧型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。
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の高電位側の端子に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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
＜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。
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

Claims (5)

  1. 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、
    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と、
    を有し、
    前記異常検出部は、前記目標電圧値と前記入力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し、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電圧変換装置。
  2. 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、
    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と、
    を有し、
    前記異常検出部は、前記目標電圧値と前記入力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し、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電圧変換装置。
  3. 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に記載の電圧変換装置。
  4. 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、
    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と、
    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と、
    を有し、
    前記異常検出部は、前記目標電圧値と前記入力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電圧変換装置。
  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３のいずれか一項に記載の電圧変換装置。
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