JP2022180068A - Ｄｃｄｃコンバータの故障検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】並列に接続された複数のＤＣＤＣコンバータ部の何れかにおけるダイオードの断線故障も検出可能であり、また、スイッチング素子の駆動周期を考慮した判定値設定をしなくても故障を検出可能な、故障検出装置を提供する。【解決手段】マイコン１４は、第１昇圧回路１１（即ち、ＤＣＤＣコンバータ）を構成する２つのＤＣＤＣコンバータ部２０ａ，２０ｂのそれぞれについて、チョークコイル２１ａ，２１ｂとスイッチング素子２２ａ，２２ｂとの接続点（即ち、Ａ点、Ｂ点）に発生するフライバック電圧の発生時間を計測する。そして、マイコン１４は、計測した各発生時間を比較することにより、第１昇圧回路１１の故障の有無を判定する。【選択図】図１

Description

本開示は、ＤＣＤＣコンバータの故障を検出する技術に関する。

例えば下記の特許文献１には、チョッパ方式の複数のＤＣＤＣコンバータ部が並列に接続された構成のＤＣＤＣコンバータが記載されている。そして、特許文献１では、診断部が、複数の各ＤＣＤＣコンバータ部について、チョークコイルとスイッチング素子との間の電圧を監視し、この監視対象の電圧が変動しない経過時間が、予め設定された故障判定時間以上になったと判定すると、故障と判定する。

特開２０１６－７７０４９号公報

発明者の詳細な検討の結果、特許文献１の技術について下記の課題が見出された。
ＤＣＤＣコンバータ部は、チョークコイルとスイッチング素子との間に一方の端子が接続されるダイオードを備える。そして、ＤＣＤＣコンバータ部において、このダイオードが断線故障した場合には、チョークコイルとスイッチング素子との間に、スイッチング素子の駆動信号と同期した電圧変動が発生する。よって、特許文献１の技術では、ＤＣＤＣコンバータ部におけるダイオードの断線故障が発生しても、この故障を検出することができない。

また、ＤＣＤＣコンバータ部のスイッチング素子を制御する方式としては、回路に流れる電流が所定値に達したことを検出して、スイッチング素子のオンオフの切り替えを行う方式（以下、境界電流制御方式）がある。境界電流制御方式は、具体的には、スイッチング素子に流れる電流が所定値まで増加したら当該スイッチング素子をオフに切り替えたり、チョークコイルから放出される電流が所定値まで減少したらスイッチング素子をオンに切り替えたりする方式である。一方、特許文献１の技術では、前述の故障判定時間を、スイッチング素子の駆動周期（即ち、スイッチング周期）よりも大きい時間に設定する必要があるが、境界電流制御方式では、スイッチング素子の駆動周期が電源電圧や各素子の電気的特性等によって変化する。このため、境界電流制御方式の場合に、前述の故障判定時間を決定するのが難しかったり、故障の誤検出をしてしまったりする可能性がある。

そこで、本開示の１つの局面は、並列に接続された複数のＤＣＤＣコンバータ部の何れかにおけるダイオードの断線故障も検出可能であり、また、スイッチング素子の駆動周期を考慮した判定値設定をしなくても故障を検出可能な、故障検出装置を提供する。

本開示の１つの態様による故障検出装置は、ＤＣＤＣコンバータ（１１）の故障を検出するものである。
故障検出対象のＤＣＤＣコンバータは、並列に接続された複数のＤＣＤＣコンバータ部（２０ａ，２０ｂ）を備える。複数のＤＣＤＣコンバータ部のそれぞれは、チョークコイル（２１ａ，２１ｂ）、スイッチング素子（２２ａ，２２ｂ）及びダイオード（２３ａ，２３ｂ）を備える。

そして、故障検出装置は、計測部（１４，Ｓ１２０）と、検出部（１４，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１８０～Ｓ２１０）と、を備える。
計測部は、前記各スイッチング素子のオンオフの切り替えに伴って前記各ＤＣＤＣコンバータ部で発生するフライバック電圧の発生時間を、それぞれ計測する。検出部は、前記計測部により計測された前記各発生時間を比較することにより、ＤＣＤＣコンバータの故障の有無を判定する。

複数のＤＣＤＣコンバータ部の何れかにおいて、例えばチョークコイル、スイッチング素子及びダイオードの何れかが断線故障又は短絡故障した場合には、フライバック電圧の発生時間が正常な場合とは異なるようになる。このため、複数のＤＣＤＣコンバータ部の何れかに故障が生じた場合には、故障が生じたＤＣＤＣコンバータ部でのフライバック電圧の発生時間と、正常なＤＣＤＣコンバータ部でのフライバック電圧の発生時間とが、検出部により比較されて、故障と判定される。

よって、本開示の１つの態様による故障検出装置によれば、複数のＤＣＤＣコンバータ部の何れかにおけるダイオードの断線故障も検出可能となる。また、スイッチング素子の駆動周期を考慮した判定値設定をしなくても、故障を検出することが可能となる。

第１実施形態の制御装置の構成を示す回路図である。 故障の検出原理を説明するタイムチャートである。 第１実施形態の昇圧関連処理のフローチャートである。 第２実施形態の昇圧関連処理のフローチャートである。 第３実施形態の昇圧関連処理のフローチャートである。 第４実施形態の制御装置の構成を示す回路図である。 第４実施形態の昇圧関連処理のフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１－１．構成］
図１に示す第１実施形態の制御装置１は、車両に搭載された内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ１５の駆動を制御するものである。図１では、内燃機関に備えられた複数の気筒毎のインジェクタ１５のうち、１つのインジェクタ１５を示している。また、インジェクタ１５は、開弁用のアクチュエータとしてソレノイドを備えたソレノイド式インジェクタであるが、これに限らず、例えばピエゾアクチュエータを備えたインジェクタであっても良い。

制御装置１は、電源電圧ＶＢを昇圧する第１昇圧回路１１と、第１昇圧回路１１の出力電圧Ｖｂｓｔ１を更に昇圧する第２昇圧回路１２と、電圧検出回路１３と、マイクロコンピュータ（以下、マイコン）１４と、インジェクタ１５の駆動回路１６と、を備える。電源電圧ＶＢは、例えば車載バッテリの電圧（即ち、バッテリ電圧）である。

駆動回路１６は、マイコン１４からの噴射指令信号に応じて、インジェクタ１５に第２昇圧回路１２の出力電圧Ｖｂｓｔ２と電源電圧ＶＢとを切り替えて供給することにより、このインジェクタ１５を駆動して、インジェクタ１５から燃料を噴射させる。

マイコン１４は、燃料噴射制御処理を行うことにより、車両の運転者によるアクセル操作量や内燃機関の回転数に基づいて燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を算出すると共に、この算出結果に応じて駆動回路１６に噴射指令信号を出力する。

第１昇圧回路１１は、互いが並列に接続されたチョッパ方式の２つのＤＣＤＣコンバータ部（以下、コンバータ部）２０ａ，２０ｂと、２つのコンバータ部２０ａ，２０ｂに共通のコンデンサ２４及び電流検出用の抵抗２５と、を備える。コンバータ部２０ａ，２０ｂは、ともに昇圧型である。

コンバータ部２０ａは、チョークコイル（以下、コイル）２１ａと、コイル２１ａに直列に接続されたスイッチング素子２２ａと、コイル２１ａとスイッチング素子２２ａとの接続点（以下、Ａ点）にアノードが接続されたダイオード２３ａと、を備える。

コイル２１ａの一端には電源電圧ＶＢが供給され、コイル２１ａの他端と電源電圧ＶＢよりも低い基準電位との間の経路上に、スイッチング素子２２ａの２つの出力端子が直列に接続されている。

本実施形態において、基準電位はグランド電位（即ち、０Ｖ）である。そして、スイッチング素子２２ａのコイル２１ａ側とは反対側の出力端子は、電流検出用の抵抗２５を介してグランド電位のライン（即ち、グランドライン）に接続されている。また、スイッチング素子２２ａは、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。そして、スイッチング素子２２ａの出力端子（即ち、ドレインとソース）のうち、ドレインがコイル２１ａの電源電圧ＶＢ側とは反対側に接続され、ソースが抵抗２５を介してグランドラインに接続されている。尚、スイッチング素子２２ａは、ＭＯＳＦＥＴに限らず、バイポーラトランジスタ等の他の種類のトランジスタであっても良く、このことは、後述する他のスイッチング素子についても同様である。

更に、コンバータ部２０ａは、スイッチング素子２２ａのゲートに一端が接続された抵抗２６ａを備える。そして、スイッチング素子２２ａのゲートには、マイコン１４からのＳＷ駆動信号が、抵抗２６ａを介して供給される。尚、「ＳＷ」とは、スイッチの略である。

コンバータ部２０ｂも、コンバータ部２０ａと同じ構成のものである。
このため、コンバータ部２０ｂも、一端に電源電圧ＶＢが供給されるコイル２１ｂと、コイル２１ｂの他端とグランドラインとの間の経路上に２つの出力端子が直列に接続されたスイッチング素子２２ｂと、を備える。そして、スイッチング素子２２ｂのコイル２１ｂ側とは反対側の出力端子（即ち、ソース）は、抵抗２５を介してグランドラインに接続されている。更に、コンバータ部２０ｂも、コイル２１ｂとスイッチング素子２２ｂとの接続点（以下、Ｂ点）にアノードが接続されたダイオード２３ｂと、スイッチング素子２２ｂのゲートに一端が接続された抵抗２６ｂと、を備える。

抵抗２６ｂのスイッチング素子２２ｂ側とは反対側と、抵抗２６ａのスイッチング素子２２ａ側とは反対側は、共通接続されている。このため、２つのスイッチング素子２２ａ，２２ｂのゲートには、マイコン１４からの同じＳＷ駆動信号が、抵抗２６ａ，２６ｂのそれぞれを介して供給される。

そして、２つのコンバータ部２０ａ，２０ｂは、それぞれのダイオード２３ａ，２３ｂのカソードが共通接続されることで、互いに並列に接続された構成となっている。
また、コンデンサ２４の一端は、グランドラインに接続されている。そして、ダイオード２３ａ，２３ｂの共通接続されたカソードは、コンデンサ２４のグランドライン側とは反対側の端子（即ち、プラス端子）に接続されている。尚、コンデンサ２４のプラス端子は、Ａ点及びＢ点とは異なる電位の箇所に相当する。

コンデンサ２４は、ダイオード２３ａ，２３ｂの共通接続されたカソードからの出力電圧によって充電される。ダイオード２３ａ，２３ｂの共通接続されたカソードは、ＤＣＤＣコンバータ部２０ａ，２０ｂの共通の電圧出力部として機能する。このダイオード２３ａ，２３ｂのカソードの電圧であって、コンデンサ２４の充電電圧が、第１昇圧回路１１の出力電圧Ｖｂｓｔ１になる。

コンバータ部２０ａ，２０ｂの構成及び動作は同じであるため、ここでは、コンバータ部２０ａについて、動作を説明する。
コンバータ部２０ａでは、図２の（ａ）段に示すように、マイコン１４からのＳＷ駆動信号がアクティブレベルに相当するハイになると、スイッチング素子２２ａがオンし、ＳＷ駆動信号がローになると、スイッチング素子２２ａがオフする。

そして、スイッチング素子２２ａがオンすると、コイル２１ａにスイッチング素子２２ａ及び抵抗２５を介して電流が流れる。尚、スイッチング素子２２ａのオン抵抗と抵抗２５の抵抗値は、コイル２１ａのインピーダンスよりも十分に小さいため、スイッチング素子２２ａがオンすると、図２の（ｂ）段に示すように、Ａ点の電圧は概ねグランド電位にまで低下する。

また、スイッチング素子２２ａがオンからオフに転じると、コイル２１ａからの逆起電力により、Ａ点には、図２の（ｂ）段に示すように、電源電圧ＶＢよりも大きいフライバック電圧が発生する。尚、図２では、フライバック電圧を簡略的に矩形波として表している。そして、このフライバック電圧により、コンデンサ２４がダイオード２３ａを介して充電される。このため、スイッチング素子２２ａのオンオフが繰り返されることで、コンデンサ２４が充電されていく。また、ダイオード２３ａにより、コンデンサ２４からスイッチング素子２２ａ側への放電は防止される。

コンバータ分２０ｂにおいても、スイッチング素子２２ｂがオンオフされることにより、図２の（ｃ）段に示すように、Ｂ点の電圧が、コンバータ部２０ａのＡ点の電圧と同様に変化する。そして、コンデンサ２４は、Ｂ点のフライバック電圧によっても充電される。

マイコン１４は、スイッチング素子２２ａ，２２ｂに対する昇圧スイッチング制御を行う。具体的には、マイコン１４は、昇圧スイッチング制御では、まず、ＳＷ駆動信号をハイにして、スイッチング素子２２ａ，２２ｂをオンする。そして、抵抗２５に生じる電圧をモニタすることにより、スイッチング素子２２ａ，２２ｂに流れている電流（以下、ＳＷ通電電流）を検出する。マイコン１４は、ＳＷ通電電流が、所定のオフ切替閾値にまで増加したと判定すると、ＳＷ駆動信号をローにして、スイッチング素子２２ａ，２２ｂをオンからオフする。そして、ＳＷ駆動信号をローにしてから所定のオン切替時間が経過すると、ＳＷ駆動信号を再びハイにして、スイッチング素子２２ａ，２２ｂをオンする。スイッチング素子２２ａ，２２ｂが繰り返しオンオフされることで、コンデンサ２４が段階的に充電されていく。また、図１にて図示を省略しているが、マイコン１４は、第１昇圧回路１１の出力電圧Ｖｂｓｔ１をモニタしており、出力電圧Ｖｂｓｔ１が第１目標電圧（例えば、５３Ｖ）に達していると判定している場合は、スイッチング素子２２ａ，２２ｂをオフに維持する。このようなスイッチング素子２２ａ，２２ｂに対する昇圧スイッチング制御により、出力電圧Ｖｂｓｔ１が第１目標電圧の付近に維持される。

尚、他の例として、コンデンサ２４のダイオード２３ａ，２３ｂ側とは反対側（即ち、マイナス端子）が、例えば抵抗２５を介してグランドラインに接続される構成であっても良い。この場合、マイコン１４は、スイッチング素子２２ａ，２２ｂをオンからオフした場合に、抵抗２５に生じる電圧をモニタすることにより、コイル２１ａ，２１ｂからコンデンサ２４に放出される充電電流を検出することができる。このため、マイコン１４は、コンデンサ２４の充電電流が所定のオン切替閾値にまで減少したと判定すると、スイッチング素子２２ａ，２２ｂをオフからオンするように構成しても良い。スイッチング素子２２ａ，２２ｂのオンオフの切り替えを、ＳＷ通電電流と、コイル２１ａ，２１ｂからコンデンサ２４への充電電流との、一方又は両方の検出値に基づいて行う方式は、境界電流制御方式と呼ばれる。

第２昇圧回路１２は、第１昇圧回路１１におけるコンバータ部２０ａ，２０ｂのそれぞれと同様の構成を有するコンバータ部３０と、コンデンサ３４及び電流検出用の抵抗３５と、を備える。

コンバータ部３０は、一端に第１昇圧回路１１の出力電圧Ｖｂｓｔ１が供給されるコイル３１と、コイル３１の他端とグランドラインとの間の経路上に２つの出力端子が直列に接続されたスイッチング素子３２と、を備える。スイッチング素子３２のコイル３１側とは反対側の出力端子（即ち、ソース）は、抵抗３５を介してグランドラインに接続されている。更に、コンバータ部３０は、コイル３１とスイッチング素子３２との接続点にアノードが接続されたダイオード３３と、スイッチング素子３２のゲートに一端が接続された抵抗３６と、を備える。

スイッチング素子３２のゲートには、マイコン１４から出力される信号のうち、第１昇圧回路１１へのＳＷ駆動信号とは別の駆動信号が、抵抗３６を介して供給される。また、コンデンサ３４の一端は、グランドラインに接続されている。そして、ダイオード３３のカソードは、コンデンサ３４のグランドライン側とは反対側の端子（即ち、プラス端子）に接続されている。ダイオード３３のカソードの電圧であって、コンデンサ３４の充電電圧が、第２昇圧回路１２の出力電圧Ｖｂｓｔ２になる。

マイコン１４は、スイッチング素子３２に対しても、前述のスイッチング素子２２ａ，２２ｂに対する昇圧スイッチング制御と同様の昇圧スイッチング制御を行う。そして、スイッチング素子３２に対する昇圧スイッチング制御により、出力電圧Ｖｂｓｔ２が第１目標電圧よりも大きい第２目標電圧（例えば、２４０Ｖ）の付近に維持される。

電圧検出回路１３は、Ａ点とＢ点とのそれぞれについて、前述のフライバック電圧が発生しているか否かを示す信号を、マイコン１４に出力するための回路である。
電圧検出回路１３は、Ａ点の電圧を一定の比率で分圧して出力するバッファ回路４１ａと、Ｂ点の電圧を上記一定の比率で分圧して出力するバッファ回路４１ｂと、バッファ回路４１ａ，４１ｂの出力がそれぞれ入力される比較器４２ａ，４２ｂと、を備える。更に、電圧検出回路１３は、一定の電源電圧ＶＤ（例えば５Ｖ）とグランドラインとの間に直列に接続された２つの抵抗４３，４４を備える。抵抗４３，４４同士の接続点には、電源電圧ＶＤを分圧した基準電圧Ｖｔｈが発生する。一定の電源電圧ＶＤは、例えば電源電圧ＶＢをレギュレータ回路で降圧することによって生成される。

比較器４２ａは、バッファ回路４１ａの出力電圧が基準電圧Ｖｔｈよりも大きい場合に、マイコン１４へハイの信号を出力し、バッファ回路４１ａの出力電圧が基準電圧Ｖｔｈよりも大きくない場合に、マイコン１４へローの信号を出力する。

比較器４２ｂは、バッファ回路４１ｂの出力電圧が基準電圧Ｖｔｈよりも大きい場合に、マイコン１４へハイの信号を出力し、バッファ回路４１ｂの出力電圧が基準電圧Ｖｔｈよりも大きくない場合に、マイコン１４へローの信号を出力する。

基準電圧Ｖｔｈとバッファ回路４１ａ，４１ｂでの分圧比率は、Ａ点の電圧が所定の判定電圧以上の場合に、比較器４２ａの出力信号がハイになり、Ｂ点の電圧が上記判定電圧以上の場合に、比較器４２ｂの出力信号がハイになるように設定されている。

そして、上記判定電圧は、電源電圧ＶＢの最大値よりも大きく、Ａ点、Ｂ点に生じるフライバック電圧の最大値よりは小さい電圧値に設定されて良い。Ａ点、Ｂ点に生じるフライバック電圧の最大値としては、例えば、第１目標電圧にダイオード２３ａ，２３ｂの順方向電圧Ｖｆ（例えば０．７Ｖ）を加えた値であると仮定して良い。

このため、比較器４２ａの出力信号がハイであることは、Ａ点にフライバック電圧が発生していることを示し、比較器４２ｂの出力信号がハイであることは、Ｂ点にフライバック電圧が発生していることを示す。

比較器４２ａの出力信号は、マイコン１４のポートＰ１に入力され、比較器４２ｂの出力信号は、マイコン１４のポートＰ２に入力される。ポートＰ１，Ｐ２は、例えば、入力信号の立ち上がりエッジから立ち下がりエッジまでの時間（即ち、ハイ時間）をマイコン１４内のハードウェアによって計測可能なタイマポートであって良い。

［１－２．故障発生時の事象］
コンバータ部２０ａ，２０ｂが正常である場合（以下、正常時）には、図２の（ｂ），（ｃ）段に示すように、Ａ点に発生するフライバック電圧の発生時間Ｔａと、Ｂ点に発生するフライバック電圧の発生時間Ｔｂは、両方とも所定範囲の時間となる。

尚、以下では、Ａ点に発生するフライバック電圧の発生時間Ｔａを、Ａ点でのフライバック電圧発生時間Ｔａ、あるいは単にＴａと記載する場合がある。同様に、Ｂ点に発生するフライバック電圧の発生時間Ｔｂを、Ｂ点でのフライバック電圧発生時間Ｔｂ、あるいは単にＴｂと記載する場合がある。また、フライバック電圧の発生時間、あるいはフライバック電圧発生時間とは、言い換えると、フライバック電圧が発生し続ける時間である。

このため、正常時には、ＴａとＴｂとが概ね等しくなり、ＴａとＴｂとの差は概ね０になる。
一方、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの何れかが断線故障した場合には、ＴａとＴｂとの差が正常時よりも大きくなる。

例えば、コンバータ部２０ｂのスイッチング素子２２ｂが断線故障した場合には、図２の（ｄ）段に示すように、Ｂ点の電圧が電源電圧ＶＢのままになり、Ｂ点でのフライバック電圧発生時間Ｔｂは０になる。即ち、Ｂ点にはフライバック電圧が発生しなくなる。このため、ＴａとＴｂとの差は、正常なコンバータ部２０ａにおけるＡ点でのフライバック電圧発生時間Ｔａと等しくなる。尚、図２において、「Ｂ系統ＳＷ断線時」とは、コンバータ部２０ｂのスイッチング素子２２ｂが断線故障した場合を意味している。

また、コイル２１ａ，２１ｂの何れかが断線故障した場合にも、ＴａとＴｂとの差が正常時よりも大きくなる。
例えば、コンバータ部２０ｂのコイル２１ｂが断線故障した場合には、図２の（ｅ）段に示すように、Ｂ点の電圧が例えばグランド電位のままになり、Ｂ点でのフライバック電圧発生時間Ｔｂは０になる。即ち、コイル２１ｂが断線故障した場合にも、Ｂ点にはフライバック電圧が発生しなくなる。このため、ＴａとＴｂとの差は、正常なコンバータ部２０ａにおけるＡ点でのフライバック電圧発生時間Ｔａと等しくなる。尚、図２において、「Ｂ系統コイル断線時」とは、コンバータ部２０ｂのコイル２１ｂが断線故障した場合を意味している。

また、ダイオード２３ａ，２３ｂの何れかが断線故障した場合にも、ＴａとＴｂとの差が正常時より大きくなる。
例えば、コンバータ部２０ｂのダイオード２３ｂが断線故障した場合には、図２の（ｆ）段に示すように、Ｂ点でのフライバック電圧が正常時よりも大きい所定の高電圧となり、コイル２１ｂに蓄積されたエネルギが正常時よりも早く消費される。上記所定の高電圧は、スイッチング素子２２ｂのブレークダウン電圧であり、正常時のＢ点でのフライバック電圧（即ち、Ｖｂｓｔ１＋Ｖｆ）よりも大きい。このため、Ｂ点でのフライバック電圧発生時間Ｔｂは、正常なコンバータ部２０ａにおけるＡ点でのフライバック電圧発生時間Ｔａと比較して明確に短くなる。例えば、ＴｂはＴａの半分以下になる。尚、図２において、「Ｂ系統ダイオード断線時」とは、コンバータ部２０ｂのダイオード２３ｂが断線故障した場合を意味している。

以上のことから、ＴａとＴｂとの差は、下記の《１》→《２》→《３》の順に大きくなる。
《１》正常時。

《２》ダイオード２３ａ，２３ｂの何れかが断線故障した場合。
《３》スイッチング素子２２ａ，２２ｂの何れか、あるいはコイル２１ａ，２１ｂの何れかが、断線故障した場合。

尚、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの何れか、あるいはコイル２１ａ，２１ｂの何れかが短絡故障した場合も、Ａ点又はＢ点にフライバック電圧が発生しなくなるため、ＴａとＴｂとの差は《３》の場合と同じになる。

このため、マイコン１４は、ＴａとＴｂを比較することによって第１昇圧回路１１の故障の有無を判定する。
［１－３．処理］
次に、マイコン１４が実行する処理のうち、第１昇圧回路１１の故障の有無を判定する処理を含む昇圧関連処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。

図３の昇圧関連処理は、例えば、車両のイグニッションスイッチがオンになって制御装置１に電源電圧ＶＢが供給されると、実行が開始される。また、図示を省略しているが、マイコン１４は、図３の昇圧関連処理とは別に、前述の燃料噴射制御処理も実行する。

図３に示すように、マイコン１４が昇圧関連処理を開始すると、まずＳ１１０にて、第１昇圧回路１１と第２昇圧回路１２とによる電源電圧ＶＢの二段階の昇圧を開始する。具体的には、スイッチング素子２２ａ，２２ｂに対する昇圧スイッチング制御と、スイッチング素子３２に対する昇圧スイッチング制御とを、開始する。

マイコン１４は、次のＳ１２０にて、Ａ点でのフライバック電圧発生時間Ｔａと、Ｂ点でのフライバック電圧発生時間Ｔｂとを測定する。
具体的には、マイコン１４は、比較器４２ａ，４２ｂの出力信号をモニタして、比較器４２ａの出力信号がハイになっている時間（即ち、ハイ時間）をＴａとして計測し、比較器４２ｂの出力信号のハイ時間をＴｂとして計測する。マイコン１４は、スイッチング素子２２ａ，２２ｂに対するＳＷ駆動信号の立ち下がりタイミングに同期して、比較器４２ａ，４２ｂの出力信号をモニタすることにより、Ｔａ，Ｔｂの測定を行っても良い。また、マイコン１４は、所定期間において比較器４２ａ，４２ｂの出力信号をモニタすることにより、Ｔａ，Ｔｂの測定を行っても良い。

マイコン１４は、次のＳ１３０にて、Ｓ１２０で測定したＴａとＴｂとの差を算出し、この算出した差が所定の判定値Ｔｔｈ（例えば２．６μｓ）よりも大きいか否かを判定する。ここで言うＴａとＴｂとの差とは、差の絶対値である。また、判定値Ｔｔｈは、正常時におけるＴａとＴｂとの差の最大値より大きく、且つ、ダイオード２３ａ，２３ｂの何れかが断線故障した場合におけるＴａとＴｂとの差の最小値よりは小さい値に設定されている。

尚、Ｓ１３０では、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの同じオフ期間におけるＴａ，Ｔｂ同士の差が算出されて良い。また、Ｓ１３０では、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの異なるオフ期間におけるＴａ，Ｔｂ同士の差が算出されても良い。また、Ｓ１３０では、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの複数回のオフ期間におけるＴａとＴｂとの各平均値の差が、算出されても良い。

マイコン１４は、Ｓ１３０にて、ＴａとＴｂとの差が判定値Ｔｔｈよりも大きいと判定した場合、即ち、Ｔａ，Ｔｂ同士に判定値Ｔｔｈより大きい差がある場合には、Ｓ１４０に進む。この場合は、図２の（ｄ）～（ｆ）段を参照して説明したように、コンバータ部２０ａ，２０ｂの何れかに故障が生じていると考えられる。

このため、マイコン１４は、Ｓ１４０では、第１昇圧回路１１の故障と判定する。即ち、第１昇圧回路１１に故障が生じていると判定する。より詳しくは、コンバータ部２０ａ，２０ｂの何れかに故障が生じていると判定する。そして更に、第１昇圧回路１１に故障が生じたことを、例えば、制御装置１に備えられた他のマイコン等の制御回路、あるいは制御装置１と通信線を介して接続された他の制御装置に通知する。

マイコン１４は、次のＳ１５０にて、昇圧電圧のエネルギ消費量を抑制するための抑制処理を行う。ここで言う昇圧電圧とは、第１昇圧回路１１の出力電圧Ｖｂｓｔ１と、第２昇圧回路１２の出力電圧Ｖｂｓｔ２とのうち、少なくとも第１昇圧回路１１の出力電圧Ｖｂｓｔ１の方を指す。

具体的には、Ｓ１５０にて、マイコン１４は、抑制処理として、インジェクタ１５の駆動頻度を抑制する処理を行うことにより、昇圧電圧のエネルギ消費量を抑制する。
インジェクタ１５の駆動頻度が抑制されることで、駆動回路１６からインジェクタ１５に供給される出力電圧Ｖｂｓｔ２のエネルギ消費量が抑制され、出力電圧Ｖｂｓｔ２のエネルギ消費量が抑制されることで、出力電圧Ｖｂｓｔ１のエネルギ消費量が抑制される。つまり、出力電圧Ｖｂｓｔ１は、第２昇圧回路１２で更に昇圧されているものの、結局はインジェクタ１５を駆動するために使用されるため、インジェクタ１５の駆動頻度が抑制されることで、出力電圧Ｖｂｓｔ１のエネルギ消費量が抑制される。

そして、出力電圧Ｖｂｓｔ１のエネルギ消費量が抑制されることで、第１昇圧回路１１のコンバータ部２０ａ，２０ｂのうち、故障していない方にかかる負荷を低減することができる。このため、コンバータ部２０ａ，２０ｂのうち、故障していない方まで故障してしまう可能性を低減することができる。

また、Ｓ１５０にて、インジェクタ１５の駆動頻度を抑制する処理としては、例えば、内燃機関の回転数（即ち、エンジン回転数）を所定回転数（例えば４０００ｒｐｍ）に制限する処理が行われて良い。エンジン回転数が制限されることで、一定時間当たりのインジェクタ１５の駆動回数（即ち、駆動頻度）が制限され、延いては、インジェクタ１５の駆動頻度が抑制される。

また、Ｓ１５０にて、インジェクタ１５の駆動頻度を抑制する処理としては、例えば、算出されたＮ回の燃料噴射タイミングのうちのＭ回の割合でインジェクタ１５の駆動を禁止する、といった駆動の間引き処理が行われて良い。尚、Ｎは２以上の整数で、ＭはＮより小さい１以上の整数である。

マイコン１４は、Ｓ１５０の処理を行った後、Ｓ１６０に進む。また、マイコン１４は、上記Ｓ１３０にて、ＴａとＴｂとの差が判定値Ｔｔｈよりも大きくないと判定した場合、即ち、第１昇圧回路１１の故障と判定しなかった場合も、Ｓ１６０に進む。

そして、マイコン１４は、Ｓ１６０にて、昇圧停止要求が発生したか否かを判定する。昇圧停止要求は、内燃機関を停止させる場合に発生する要求であって良く、例えば、車両のイグニッションスイッチがオフになったことであって良い。

マイコン１４は、Ｓ１６０にて、昇圧停止要求が発生していないと判定した場合には、Ｓ１２０に戻る。
また、マイコン１４は、Ｓ１６０にて、昇圧停止要求が発生したと判定した場合には、Ｓ１７０に進み、第１昇圧回路１１と第２昇圧回路１２とによる昇圧を終了する。具体的には、昇圧スイッチング制御を終了して、スイッチング素子２２ａ，２２ｂ及びスイッチング素子３２をオフのままにする。そして、その後、当該昇圧関連処理を終了する。

［１－４．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）マイコン１４は、各コンバータ部２０ａ，２０ｂについてフライバック電圧発生時間Ｔａ，Ｔｂを計測し、その計測したＴａ，Ｔｂを比較することによって第１昇圧回路１１の故障の有無を判定する。

このため、コンバータ部２０ａ，２０ｂの何れかにおけるダイオード２３ａ，２３ｂの断線故障も検出可能となる。また、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの駆動周期を考慮した判定値設定をしなくても、故障を検出することが可能となる。特に、スイッチング素子２２ａ，２２ｂのオンオフの切り替えを前述の境界電流制御方式で実施する場合には、コイル２１ａ，２１ｂ等の素子の電気的特性や電源電圧ＶＢによってスイッチング素子２２ａ，２２ｂの駆動周期が変化する。このため、故障の判定値を設定するのに駆動周期を考慮しなくても良い本実施形態は有利であると考えられる。

（１ｂ）マイコン１４は、Ｔａ，Ｔｂ同士に判定値Ｔｔｈより大きい差がある場合に、故障と判定するように構成されている。このため、故障の有無を簡単な処理で判定することができる。

（１ｃ）マイコン１４は、図３のＳ１４０にて、第１昇圧回路１１の故障と判定した場合、Ｓ１５０にて、出力電圧Ｖｂｓｔ１のエネルギ消費量を抑制するように構成されている。このため、第１昇圧回路１１のコンバータ部２０ａ，２０ｂのうち、故障していない方にかかる負荷を低減することができる。よって、コンバータ部２０ａ，２０ｂのうち、故障していない方まで故障してしまう可能性を低減することができる。

（１ｄ）マイコン１４は、図３のＳ１５０では、出力電圧Ｖｂｓｔ１が駆動に使用されるインジェクタ１５の駆動頻度を抑制することにより、出力電圧Ｖｂｓｔ１のエネルギ消費量を抑制するように構成されている。このため、出力電圧Ｖｂｓｔ１のエネルギ消費量を簡単に抑制することができる。

（１ｅ）マイコン１４は、図３のＳ１５０では、内燃機関の回転数を所定回転数に制限することにより、インジェクタ１５の駆動頻度を抑制するように構成されている。このため、インジェクタ１５の駆動頻度を簡単に抑制することができる。また例えば、インジェクタ１５の駆動に関して前述した駆動の間引き処理を行う場合と比較すると、車両の運転性（即ち、ドライバビリティ）を悪化させ難い。

尚、第１実施形態では、電圧検出回路１３及びマイコン１４が、故障検出装置として機能している。また、マイコン１４が、制御部と、計測部と、検出部と、抑制部との、それぞれとして機能している。そして、図３の処理のうち、Ｓ１２０が計測部としての処理に相当し、Ｓ１３０，Ｓ１４０が検出部としての処理し、Ｓ１５０が抑制部としての処理に相当している。

［２．第２実施形態］
［２－１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第２実施形態では、第１実施形態と比較すると、マイコン１４が、図３の昇圧関連処理に代えて、図４の昇圧関連処理を実行する点が異なる。図４の昇圧関連処理は、図３の昇圧関連処理と比較すると、Ｓ１３０に代えてＳ１８０の処理が実行される点が異なる。

図４に示すように、マイコン１４は、Ｓ１２０の次にＳ１８０へ進み、Ｓ１２０で測定したＴａとＴｂとについて、下記の関係１，２の何れかが成立しているか否かを判定する。
〈関係１〉：Ｔｂ＜Ｔａ／２
〈関係２〉：Ｔａ＜Ｔｂ／２
そして、マイコン１４は、関係１，２の何れかが成立していると判定した場合、即ち、Ｔａ，Ｔｂ同士に２倍より大きい差がある場合であり、更に言い換えると、ＴａとＴｂとの比率が２より大きい場合には、Ｓ１８０からＳ１４０に進む。この場合は、図２の（ｄ）～（ｆ）段を参照して説明したように、コンバータ部２０ａ，２０ｂの何れかに故障が生じていると考えられる。尚、Ｔａ，Ｔｂの何れか一方が０である場合も、関係１，２の何れかが成立する。つまり、Ｔａ，Ｔｂの何れか一方が０である場合も、Ｔａ，Ｔｂ同士に２倍より大きい差がある場合に含まれる。

また、マイコン１４は、関係１，２の何れも成立していないと判定した場合には、Ｓ１８０からＳ１６０に進む。
［２－２．効果］
以上詳述した第２実施形態によっても、前述した第１実施形態の効果（１ａ），（１ｃ）～（１ｅ）と同じ効果を奏する。また、マイコン１４は、Ｔａ，Ｔｂ同士に２倍より大きい差がある場合に、故障と判定するように構成されている。このため、第２実施形態によっても、故障の有無を簡単な処理で判定することができる。

尚、第２実施形態では、図４の処理のうち、Ｓ１８０，Ｓ１４０が検出部としての処理に相当している。
［３．第３実施形態］
［３－１．第１実施形態との相違点］
第３実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第３実施形態では、第１実施形態と比較すると、マイコン１４が、図３の昇圧関連処理に代えて、図５の昇圧関連処理を実行する点が異なる。図５の昇圧関連処理は、図３の昇圧関連処理と比較すると、Ｓ１４０に代えてＳ１９０～Ｓ２１０の処理が実行される点が異なる。

図５に示すように、マイコン１４は、Ｓ１３０にてＴａとＴｂとの差が判定値Ｔｔｈよりも大きいと判定した場合には、Ｓ１９０に進む。尚、以下では、この第３実施形態における判定値Ｔｔｈのことを、第１判定値Ｔｔｈと言う。

そして、マイコン１４は、Ｓ１９０では、ＴａとＴｂとの差が、第１判定値Ｔｔｈより大きい値に設定された第２判定値Ｔｔｈ２よりも大きいか否かを判定する。
尚、第２判定値Ｔｔｈ２は、ダイオード２３ａ，２３ｂの何れかが断線故障した場合におけるＴａとＴｂとの差の最大値よりも大きい値に設定されている。更に、第２判定値Ｔｔｈ２は、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの何れか又はコイル２１ａ，２１ｂの何れかが故障した場合におけるＴａとＴｂとの差の最小値よりは小さい値に設定されている。

マイコン１４は、Ｓ１９０にて、ＴａとＴｂとの差が第２判定値Ｔｔｈ２よりも大きいと判定した場合には、Ｓ２００に進み、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの何れか又はコイル２１ａ，２１ｂの何れかが故障していると判定する。そして、Ｓ１６０に進む。

また、マイコン１４は、Ｓ１９０にて、ＴａとＴｂとの差が第２判定値Ｔｔｈ２よりも大きくないと判定した場合には、Ｓ２１０に進み、ダイオード２３ａ，２３ｂの何れかが故障していると判定する。そして、Ｓ１６０に進む。

［３－２．効果］
以上詳述した第３実施形態によっても、前述した第１実施形態の効果（１ａ）と同じ効果を奏する。

また、マイコン１４は、ＴａとＴｂとの差が、第１判定値Ｔｔｈよりも大きく、且つ、第１判定値Ｔｔｈより大きい第２判定値Ｔｔｈ２よりは小さい場合に、Ｓ２１０にて、ダイオード２３ａ，２３ｂの何れかが故障していると判定するように構成されている。そして、マイコン１４は、ＴａとＴｂとの差が、第２判定値Ｔｔｈ２よりも大きい場合に、Ｓ２００にて、スイッチング素子２２ａ，２２ｂの何れか又はコイル２１ａ，２１ｂの何れかが故障していると判定するように構成されている。このため、第１昇圧回路１１の故障部位を識別して検出することができる。

尚、第３実施形態では、図５の処理のうち、Ｓ１３０，Ｓ１９０～Ｓ２１０が検出部としての処理に相当している。
また、第３実施形態においても、マイコン１４は、Ｓ２００とＳ２１０との何れかで故障と判定した場合に、図３のＳ１５０と同じ処理を行うように構成されて良い。

［４．第４実施形態］
［４－１．第１実施形態との相違点］
第４実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。尚、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第４実施形態では、第１実施形態と比較すると、図６に示すように、第１昇圧回路１１が、予備のコンバータ部５０を備えている。尚、図６では、第２昇圧回路１２、インジェクタ１５及び駆動回路１６の図示が省略されている。

予備のコンバータ部５０も、コンバータ部２０ａ，２０ｂのそれぞれと同じ構成のものであり、コイル５１、スイッチング素子５２、ダイオード５３及び抵抗５６を備える。
そして、コンバータ部５０は、ダイオード５３のカソードが、コンバータ部２０ａ，２０ｂのダイオード２３ａ，２３ｂのカソードと共通接続されることで、コンバータ部２０ａ，２０ｂと並列に接続されている。

また、コンバータ部２０ａ，２０ｂのスイッチング素子２２ａ，２２ｂと同様に、スイッチング素子５２のコイル５１側とは反対側の出力端子（即ち、ソース）は、抵抗２５を介してグランドラインに接続されている。

一方、スイッチング素子５２のゲートには、マイコン１４から、スイッチング素子２２ａ，２２ｂへのＳＷ駆動信号とは別の駆動信号が、抵抗５６を介して供給されるように構成されている。

そして、マイコン１４は、図３の昇圧関連処理に代えて、図７の昇圧関連処理を実行する。図７の昇圧関連処理は、図３の昇圧関連処理と比較すると、Ｓ１５０に代えてＳ２２０の処理が実行される点が異なる。

図７に示すように、マイコン１４は、Ｓ１４０の次にＳ２２０へ進み、予備系統を作動させる。ここで言う予備系統とは、予備のコンバータ部５０のことである。マイコン１４は、Ｓ２２０にて、具体的には、スイッチング素子２２ａ，２２ｂへのＳＷ駆動信号と同じ駆動信号がスイッチング素子５２のゲートへ出力されるように、出力ポートの出力値を設定する。

［４－２．効果］
以上詳述した第４実施形態によっても、前述した第１実施形態の効果（１ａ），（１ｂ）と同じ効果を奏する。また、コンバータ部２０ａ，２０ｂの何れかに故障が発生した場合に、予備のコンバータ部５０が作動するため、第１昇圧回路１１の出力低下を抑制することができる。

［５．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

例えば、出力電圧Ｖｂｓｔ１の用途は、インジェクタ１５の駆動に限らず、例えば、燃料ポンプ等、インジェクタ１５とは異なる電気装置の駆動であっても良い。
また例えば、第１～第３実施形態において、第１昇圧回路１１が備えるコンバータ部２０ａ，２０ｂの数は３以上であっても良い。この場合、マイコン１４は、例えば、３つ以上のコンバータ部のうちの２つずつについて、フライバック電圧発生時間を比較するように構成されて良い。そして、このことは第４実施形態についても同様である。

また、コンバータ部２０ａ，２０ｂ，５０は、昇圧型に限らず、降圧型であっても良い。例えば、コンバータ部２０ａの構成要素で説明すると、降圧型の回路構成ならば、スイッチング素子２２ａのコイル２１ａ側とは反対側の出力端子が電源電圧ＶＢのラインに接続される。そして、コイル２１ａのスイッチング素子２２ａ側とは反対側が、電圧出力部となって、コンデンサ２４のプラス端子に接続される。更に、ダイオード２３ａは、Ａ点とグランドラインとの間に、カソードをＡ点側にして接続される。この場合、グランドラインは、Ａ点とは異なる電位の箇所に相当する。

また、本開示に記載の制御装置１及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されても良い。あるいは、制御装置１及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されても良い。もしくは、制御装置１及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されても良い。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されても良い。また、制御装置１に含まれる各部の機能を実現する手法には、必ずしもソフトウェアが含まれている必要はなく、その全部の機能が、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現されても良い。

また、上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしても良い。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしても良い。また、上記実施形態の構成の一部を省略しても良い。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換しても良い。

また、前述した制御装置１の他、当該制御装置１を構成要素とするシステム、当該制御装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実体的記録媒体、故障検出方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…制御装置、１１…第１昇圧回路、１４…マイコン、２０ａ，２０ｂ，５０…コンバータ部、２１ａ，２１ｂ，５１…チョークコイル、２２ａ，２２ｂ，５２…スイッチング素子、２３ａ，２３ｂ，５３…ダイオード。

Claims (7)

1. チョークコイル（２１ａ，２１ｂ）、スイッチング素子（２２ａ，２２ｂ）及びダイオード（２３ａ，２３ｂ）をそれぞれが有し、互いが並列に接続された複数のＤＣＤＣコンバータ部（２０ａ，２０ｂ）を備えるＤＣＤＣコンバータ（１１）の、故障を検出する故障検出装置であって、
   前記各スイッチング素子のオンオフの切り替えに伴って前記各ＤＣＤＣコンバータ部で発生するフライバック電圧の発生時間を、それぞれ計測するように構成された計測部（１４，Ｓ１２０）と、
   前記計測部により計測された前記各発生時間を比較することにより、前記ＤＣＤＣコンバータの故障の有無を判定するように構成された検出部（１４，Ｓ１３０，Ｓ１４０，Ｓ１８０～Ｓ２１０）と、
   を備える故障検出装置。
2. 請求項１に記載の故障検出装置であって、
   前記検出部（１４，Ｓ１３０，Ｓ１４０）は、前記各発生時間の何れか同士に所定の判定値より大きい差がある場合に、故障と判定するように構成されている、
   故障検出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の故障検出装置であって、
   前記検出部（１４，Ｓ１８０，Ｓ１４０）は、前記各発生時間の何れか同士に２倍より大きい差がある場合に、故障と判定するように構成されている、
   故障検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の故障検出装置であって、
   前記検出部により故障と判定された場合に、前記複数のＤＣＤＣコンバータ部の共通の電圧出力部からの出力電圧のエネルギ消費量を抑制するように構成された抑制部（１４，Ｓ１５０）、を更に備える、
   故障検出装置。
5. 請求項４に記載の故障検出装置であって、
   前記出力電圧は、少なくとも、電気装置（１５）を駆動するために使用され、
   前記抑制部は、前記電気装置の駆動頻度を抑制することにより、前記出力電圧のエネルギ消費量を抑制するように構成されている、
   故障検出装置。
6. 請求項５に記載の故障検出装置であって、
   前記電気装置は、内燃機関に燃料を噴射するインジェクタ（１５）であり、
   前記抑制部は、前記内燃機関の回転数を所定回転数に制限することにより、前記電気装置である前記インジェクタの駆動頻度を抑制するように構成されている、
   故障検出装置。
7. 請求項１に記載の故障検出装置であって、
   前記検出部（１４，Ｓ１３０，Ｓ１９０～Ｓ２１０）は、前記各発生時間の何れか同士の差が、第１判定値よりも大きく、且つ、前記第１判定値より大きい第２判定値よりは小さい場合に、前記複数のＤＣＤＣコンバータ部のうちの何れかにおける前記ダイオードが故障していると判定し、前記各発生時間の何れか同士の差が前記第２判定値よりも大きい場合に、前記複数のＤＣＤＣコンバータ部のうちの何れかにおける前記チョークコイル又は前記スイッチング素子が故障していると判定するように構成されている、
   故障検出装置。

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