JP2023117137A - 電圧変換装置の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧変換装置のスイッチング素子のスイッチングを継続させてしまう異常の有無を適正に判定する。
【解決手段】本開示の異常判定装置は、少なくとも１つのスイッチング素子および当該スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路を含むと共に、スイッチング素子のスイッチングにより入力電圧を変換してリレーを介して接続された負荷に供給する電圧変換装置に適用されるものであり、制御回路にスイッチング停止指令が与えられると共にリレーが開成された状態で、当該制御回路に予め定められた電圧指令値を与えると共に電圧変換装置の出力電圧を取得し、電圧指令値への出力電圧の追従の有無に基づいて電圧変換装置の異常の有無を判定する。
【選択図】図３

Description

本開示は、少なくとも１つのスイッチング素子を含む電圧変換装置の異常判定装置に関する。

従来、フィルタと、整流回路と、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータと、平滑コンデンサと、出力コンデンサとを含み、交流電圧を整流および平滑化して得た一次側の入力電圧から二次側の出力電圧を生成するＡＣ／ＤＣコンバータが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるＡＣ／ＤＣコンバータのＤＣ／ＤＣコンバータは、一次側巻線および二次側巻線を有するトランスと、当該トランスの一次側巻線に直列接続されるスイッチング素子のスイッチング制御を行うスイッチング制御回路とを含む。また、スイッチング制御回路は、制御信号に基づく駆動信号をスイッチング素子に供給して当該スイッチング素子をスイッチングさせる駆動信号供給部と、異常判定閾値を超える電流がスイッチング素子に流れている区間にて異常判定信号を出力する異常判定部とを含む。更に、スイッチング制御回路は、スイッチング素子において制御信号に基づくターンオンと異常判定信号に基づくターンオフとが繰り返されたときに、当該スイッチング素子のスイッチングを停止する。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータの動作を安易に停止させることなく、スイッチング素子の破損を防止することができる。

特開２０２０－２０５６６０号公報

上記従来のＡＣ／ＤＣコンバータにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ（スイッチング素子）のスイッチングの停止が指示されたにも拘わらず、何らかの異常によりスイッチングが継続されてしまうと、スイッチングの停止中に本来電流を流すべきではない要素に電流が流れてしまい、部品を良好に保護し得なくなるおそれがある。しかしながら、上記従来のＡＣ／ＤＣコンバータでは、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングが正常に停止しているか否かを判別することができず、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングを継続させる異常が発生した場合、適切な対応を採って部品保護を図ることができなってしまう。

そこで、本開示は、電圧変換装置のスイッチング素子のスイッチングを継続させてしまう異常の有無を適正に判定することを主目的とする。

本開示の電圧変換装置の異常判定装置は、少なくとも１つのスイッチング素子および前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路を含むと共に、前記スイッチング素子のスイッチングにより入力電圧を変換してリレーを介して接続された負荷に供給する電圧変換装置の異常判定装置であって、前記制御回路にスイッチング停止指令が与えられると共に前記リレーが開成された状態で、前記制御回路に予め定められた電圧指令値を与えると共に前記電圧変換装置の出力電圧を取得し、前記電圧指令値への前記出力電圧の追従の有無に基づいて前記電圧変換装置の異常の有無を判定するものである。

本開示の電圧変換装置の異常判定装置を含む車両の概略構成図である。 図１の電圧変換装置を含む電力系統を示す系統図である。 本開示の電圧変換装置の異常判定装置により実行される異常判定ルーチンを示すフローチャートである。 図３の異常判定ルーチンが実行される間の出力電圧の時間変化を例示するタイムチャートである。

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

図１は、本開示の電圧変換装置の異常判定装置を含む車両１を示す概略構成図である。同図に示す車両１は、エンジン１０と、エンジン１０からの動力を駆動輪ＤＷに伝達する動力伝達装置２０と、モータジェネレータＭＧとを含むハイブリッド車両である。更に、車両１は、モータジェネレータＭＧを駆動するインバータ３０と、インバータ３０を介してモータジェネレータＭＧに接続される高電圧バッテリ４０と、各種補機に供給される電力を蓄える低電圧バッテリ５０と、インバータ３０、高電圧バッテリ４０および低電圧バッテリ５０に接続される電圧変換装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ６０と、エンジン１０を制御するエンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という。）７０と、動力伝達装置２０を制御する変速電子制御装置（以下、「変速ＥＣＵ」という。）８０と、インバータ３０（モータジェネレータＭＧ）およびＤＣ／ＤＣコンバータ６０を制御するモータ電子制御装置（以下、「ＭＧＥＣＵ」という。）９０とを含む。

エンジン１０は、ガソリンや軽油、ＬＰＧといった炭化水素系の燃料等と空気との混合気の爆発燃焼により動力を発生する内燃機関であり、図示しない複数の気筒（燃焼室）や、各気筒内に配置されるピストン（図示省略）に連結されたクランクシャフト（出力軸）１１、図示しない電子制御式のスロットルバルブ、それぞれ複数の燃料噴射弁および点火プラグ、クランクシャフト１１の回転位置（クランク角）を検出するクランク角センサ１２等を含む。更に、エンジン１０は、クランクシャフト１１にクランキングトルクを出力して当該エンジン１０を始動させるスタータ１５を含む。スタータ１５は、クランクシャフト１１と一体に回転するリングギヤと噛合可能なピニオンギヤ、当該ピニオンギヤを回転駆動する直流モータ、ピニオンギヤをリングギヤとの噛合位置と退避位置との間で進退移動させるアクチュエータ等を含み、エンジンＥＣＵ７０により制御される。

動力伝達装置２０は、エンジン１０のクランクシャフト１１に連結される発進装置や、当該発進装置に連結された変速機構（自動変速機）、変速ＥＣＵ８０により制御されて発進装置や変速機構に油圧を供給する油圧制御装置等（何れも図示省略）を含む。発進装置は、クランクシャフト１１に連結されるフロントカバー、ポンプインペラ、タービンランナおよびステータ等を有するトルクコンバータ（流体伝動装置）や、エンジン１０からの振動を減衰するダンパ機構、ダンパ機構を介してフロントカバーと変速機構とを連結可能なクラッチ（ロックアップクラッチ）等を含む。変速機構は、例えば４段～１０段変速式の自動変速機構であり、入力軸、出力軸、少なくとも１つの遊星歯車機構、それぞれ複数のクラッチおよびブレーキ（油圧係合要素）等を含む。変速機構は、発進装置（ダンパ機構）から入力軸に伝達された動力を複数段階に変速して出力軸に出力する。変速機構の出力軸に出力された動力は、デファレンシャルギヤＤＦおよびドライブシャフトＤＳを介して駆動輪ＤＷに伝達される。なお、変速機構は、例えばベルト式の無段変速機構（ＣＶＴ）やデュアルクラッチトランスミッション等であってもよい。

モータジェネレータＭＧは、図示しないステータおよびロータを含む同期発電電動機（三相交流電動機）である。モータジェネレータＭＧのロータは、伝動機構１７を介してエンジン１０のクランクシャフト１１の動力伝達装置２０側とは反対側の端部に連結される。本実施形態において、伝動機構１７は、クランクシャフト１１に固定されるプーリと、モータジェネレータＭＧのロータに固定されるプーリと、両プーリに巻き掛けられるベルトとを含む巻掛け伝動機構である。なお、伝動機構１７は、ギヤ機構やチェーン機構であってもよい。また、モータジェネレータＭＧは、直流電動機であってもよく、エンジン１０と動力伝達装置２０との間に配置されてもよい。

インバータ３０は、例えば、６つのトランジスタと、各トランジスタに逆向きに並列接続された６つのダイオードとを含むものであり、ＭＧＥＣＵ９０により制御される。高電圧バッテリ４０は、例えば４０－５０Ｖの定格出力電圧を有するリチウムイオン二次電池またはニッケル水素二次電池等である。低電圧バッテリ５０は、例えば１２Ｖの定格出力電圧を有する鉛蓄電池等の二次電池である。図２に示すように、高電圧バッテリ４０には、システムメインリレーＳＭＲを介して高圧電力ラインＬＨが接続されており、インバータ３０は、当該高圧電力ラインＬＨに接続される。また、本実施形態において、システムメインリレーＳＭＲは、ＭＧＥＣＵ９０により開閉制御される半導体リレーである。これにより、システムメインリレーＳＭＲを小型化すると共に、長寿命化することが可能となる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、図２に示すように、高圧電力ラインＬＨ（システムメインリレーＳＭＲ）に接続されると共に、低圧電力ラインＬＬおよび出力側リレーＲｏを介して負荷としての低電圧バッテリ５０や上述のスタータ１５等を含む各種補機に接続される。本実施形態において、出力側リレーＲｏは、ＭＧＥＣＵ９０により開閉制御される半導体リレーである。また、図示するように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、第１および第２スイッチング素子６１，６２と、コイル（リアクトル）６３と、第１および第２スイッチング素子６１，６２をスイッチング制御する制御ＩＣ（制御回路）６４とを含む。

ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の上アームである第１スイッチング素子６１は、トランジスタおよび当該トランジスタに逆向きに並列接続されたダイオードを含む。第１スイッチング素子６１のトランジスタのドレインは、高圧電力ラインＬＨに接続される。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の下アームである第２スイッチング素子６２は、トランジスタおよび当該トランジスタに逆向きに並列接続されたダイオードを含む。第２スイッチング素子６２のトランジスタのドレインは、第１スイッチング素子６１のトランジスタのソースに接続され、第２スイッチング素子６２のトランジスタのソースは、接地される。更に、コイル６３の一端は、第１スイッチング素子６１のトランジスタのソースおよび第２スイッチング素子６２のトランジスタのドレインに接続され、コイル６３の他端は、低圧電力ラインＬＬに接続される。

また、低圧電力ラインＬＬ（コイル６３と出力側リレーＲｏとの間）には、平滑コンデンサ６５と、電圧検出回路６６とが接続されている。電圧検出回路６６は、低圧電力ラインＬＬにおける電圧（平滑コンデンサ６５の端子間電圧）すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧Ｖｏを検知してＭＧＥＣＵ９０に出力（送信）する。ＭＧＥＣＵ９０は、電圧検出回路６６により検出される出力電圧Ｖｏを要求値にするための電圧指令値をＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御ＩＣ６４に与える。そして、制御ＩＣ６４は、ＭＧＥＣＵ９０からの電圧指令値に基づいて第１および第２スイッチング素子６１，６２をスイッチング制御する。

エンジンＥＣＵ７０は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力装置等を有するマイクロコンピュータを含み、共用および専用通信線を介して変速ＥＣＵ８０やＭＧＥＣＵ９０と相互に情報をやり取りする。また、エンジンＥＣＵ７０は、車両１のシステム起動を指示するためのスタートスイッチや、シフトレバーのシフトポジションを検出するシフトポジションセンサ、アクセルペダルの踏み込み量（操作量）を検出するアクセルペダルポジションセンサ、車速センサ、スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度センサ、吸入空気量を検出するエアフローメータ、可変バルブタイミング機構のカムポジションセンサ（何れも図示省略）、上記クランク角センサ１２等からの信号を取得する。エンジンＥＣＵ７０は、これらのセンサや変速ＥＣＵ８０、ＭＧＥＣＵ９０等から信号等に基づいてエンジン１０やスタータ１５等の関連する補機を制御する。

ＭＧＥＣＵ９０は、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力装置等を有するマイクロコンピュータを含み、共用および専用通信線を介してエンジンＥＣＵ７０や変速ＥＣＵ８０と相互に情報をやり取りする。また、ＭＧＥＣＵ９０は、モータジェネレータＭＧのロータの回転位置を検出する図示しない回転位置センサや、モータジェネレータＭＧに印加される相電流を検出する電流センサ、高圧電力ラインＬＨの電圧を検出する図示しない電圧検出回路、低圧電力ラインＬＬの出力電圧Ｖｏを検出する電圧検出回路６６等からの信号を取得する。ＭＧＥＣＵ９０は、専用通信線等を介してインバータ３０の駆動回路やＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御ＩＣ６４と接続されており、エンジンＥＣＵ７０からの指令信号や各種センサからの信号等に基づいてインバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ６０を制御する。なお、エンジンＥＣＵ７０、変速ＥＣＵ８０およびＭＧＥＣＵ９０の機能は、単一の電子制御装置に集約されてもよく、エンジンＥＣＵ７０および変速ＥＣＵ８０の機能、あるいはエンジンＥＣＵ７０およびＭＧＥＣＵ９０の機能が単一の電子制御装置に集約されてもよい。

上述のように構成される車両１では、運転者によりスタートスイッチがオンされた時点ではエンジン１０が始動されず、エンジンＥＣＵ７０は、運転者の発進要求（例えば図示しないブレーキペダルの踏み込み解除等）に応じてモータジェネレータＭＧからのクランキングトルクによりエンジン１０を始動させるようにＭＧＥＣＵ９０に指令信号を送信する。エンジンＥＣＵ７０からの指令信号を受信したＭＧＥＣＵ９０は、モータジェネレータＭＧがクランクシャフト１１にクランキングトルクを出力するようにインバータ３０をスイッチング制御する。これにより、伝動機構１７を介してモータジェネレータＭＧからクランクシャフト１１にクランキングトルクが出力され、エンジン１０がクランキングされて始動させられる。

更に、エンジンＥＣＵ７０は、車両１の走行に際し、運転者により要求されたトルクと、車両１の状態に応じてモータジェネレータＭＧにより生成または消費される電力とに応じたパワーがエンジン１０から出力されるように、各種センサ等からの信号に基づいて、当該エンジン１０の吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御等を実行する。この際、ＭＧＥＣＵ９０は、要求される電力をモータジェネレータＭＧが生成または消費するようにインバータ３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ６０をスイッチング制御する。本実施形態において、車両１の走行中、モータジェネレータＭＧは、主に、負荷運転されるエンジン１０からの動力の一部を用いて電力を生成する発電機として動作すると共に、高電圧バッテリ４０からの電力により適宜駆動されて駆動トルク（アシストトルク）をエンジン１０のクランクシャフト１１に出力する。更に、車両１の制動に際して、モータジェネレータＭＧは、回生制動トルクをエンジン１０のクランクシャフト１１に出力する。

また、ＭＧＥＣＵ９０は、車両１がシステム起動されている間、制御ＩＣ６４との協働により高電圧バッテリ４０あるいはモータジェネレータＭＧ（インバータ３０）からの電力すなわち入力電圧Ｖｉを予め定められた目標電圧Ｖ＊（例えば、１３－１４Ｖ）まで降圧するようにＤＣ／ＤＣコンバータ６０の第１および第２スイッチング素子６１，６２をスイッチング制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０により降圧された電力を低圧電力ラインＬＬおよび出力側リレーＲｏを介して低電圧バッテリ５０や各種補機に供給し、低電圧バッテリ５０を充電したり、各種補機を作動させたりすることが可能となる。更に、ＭＧＥＣＵ９０は、システム起動直後およびシステム停止直後の動作チェック時や、システム起動後のシステムメインリレーＳＭＲの閉成時に、当該システムメインリレーＳＭＲに過大な電流が流れないように、スイッチング停止指令（ディスエーブル信号）を制御ＩＣ６４に与え、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０をスイッチング停止モードへと移行させる。

ここで、ＭＧＥＣＵ９０からスイッチング停止指令が発せられてＤＣ／ＤＣコンバータ６０（第１および第２スイッチング素子６１，６２）のスイッチングの停止が指示されたにも拘わらず、例えばＭＧＥＣＵ９０と制御ＩＣ６４との間の信号伝送系統（入力端子や通信線、入出力回路等）の異常等により制御ＩＣ６４によるスイッチング制御が継続されてしまうこともあり得る。このような場合、スイッチングの停止中に本来電流を流すべきではないシステムメインリレーＳＭＲ等に電流が流れたり、低電圧バッテリ５０や補機に高電圧が印加されたりして、部品を良好に保護し得なくなるおそれがある。これを踏まえて、車両１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の異常判定装置としてのＭＧＥＣＵ９０が、システムメインリレーＳＭＲの閉成直後や開成直前の所定のタイミングでスイッチング停止指令を制御ＩＣ６４に送信した後、当該スイッチング停止指令に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ６０がスイッチング停止モードに正常に移行しているか否かを判定する。

図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０がスイッチング停止モードに正常に移行しているか否かを判定するためにＭＧＥＣＵ９０により実行される異常判定ルーチンを示すフローチャートである。また、図４は、図３の異常判定ルーチンが実行される間のＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧Ｖｏの時間変化を例示するタイムチャートである。ＭＧＥＣＵ９０は、スイッチング停止指令を制御ＩＣ６４に送信すると（図４における時刻ｔ１）、出力側リレーＲｏを開成してＤＣ／ＤＣコンバータ６０と低電圧バッテリ５０といった負荷との接続を遮断する（ステップＳ１００、図４における時刻ｔ２）。更に、ＭＧＥＣＵ９０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御ＩＣ６４に第１電圧指令値Ｖ１を示す信号を送信する（ステップＳ１１０、図４における時刻ｔ３）。第１電圧指令値Ｖ１は、上述の目標電圧Ｖ＊（例えば１３－１４Ｖ）よりも低い値（例えば、１２Ｖ）である。

続いて、ＭＧＥＣＵ９０は、電圧検出回路６６により検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧Ｖｏを取得し（ステップＳ１２０）、当該出力電圧Ｖｏが予め定められた第１電圧閾値Ｖｒｅｆ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０にて用いられる第１電圧閾値Ｖｒｅｆ１は、第１電圧指令値Ｖ１よりも若干高い値（例えば、１２．５Ｖ）に定められる。ＭＧＥＣＵ９０は、出力電圧Ｖｏが第１電圧閾値Ｖｒｅｆ１以上であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、制御ＩＣ６４に第１電圧指令値Ｖ１を示す信号を送信してから所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１３５）、第１電圧指令値Ｖ１を示す信号の送信から当該所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１３５：ＮＯ）、ステップＳ１２０およびステップＳ１３０の処理を再度実行する。

また、出力電圧Ｖｏが第１電圧閾値Ｖｒｅｆ１未満であると判定した場合（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、ＭＧＥＣＵ９０は、カウンタＣ１をインクリメントした上で（ステップＳ１４０）、当該カウンタＣ１が予め定められた閾値Ｃｒｅｆ１（２以上の整数）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。カウンタＣ１が閾値Ｃｒｅｆ１未満であると判定した場合（ステップＳ１５０：ＮＯ）、ＭＧＥＣＵ９０は、第１電圧指令値Ｖ１を示す信号の送信から上記所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１３５）、第１電圧指令値Ｖ１を示す信号の送信から当該所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１３５：ＮＯ）、ステップＳ１２０以降の処理を再度実行する。

ステップＳ１３０またはＳ１５０にて否定判断がなされた後、第１電圧指令値Ｖ１を示す信号の送信から上記所定時間が経過したと判定された場合（ステップＳ１３５：ＹＥＳ）、スイッチング停止指令が発せられた後に第１電圧指令値Ｖ１を示す信号が送信されてから所定時間が経過しても、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧Ｖｏが第１電圧指令値Ｖ１まで低下していないことになる。この場合、ＭＧＥＣＵ９０は、出力側リレーＲｏのオン故障や電圧検出回路６６の異常といったＤＣ／ＤＣコンバータ６０を含む電力系統に異常が発生しているとみなし、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０（スイッチング）に異常が発生していることを示す異常フラグをオンする（ステップＳ２１０）。更に、ＭＧＥＣＵ９０は、車両１の図示しないインストルメントパネル等に設けられた所定の警告灯を点灯させ（ステップＳ２２０）、図３のルーチンを終了させる。

一方、カウンタＣ１が閾値Ｃｒｅｆ１以上であると判定した場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、ＭＧＥＣＵ９０は、第１電圧指令値Ｖ１を示す信号の送信から所定時間が経過するまで（経過する前）に出力電圧Ｖｏが第１電圧指令値Ｖ１付近まで低下したとみなし、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御ＩＣ６４に第２電圧指令値Ｖ２を示す信号を送信する（ステップＳ１１０、図４における時刻ｔ４）。第２電圧指令値Ｖ２は、高電圧バッテリ４０等からの入力電圧Ｖｉよりも低く、かつ目標電圧Ｖ＊よりも高い値（例えば、１５Ｖ）である。ステップＳ１６０の処理の後、ＭＧＥＣＵ９０は、電圧検出回路６６により検出されたＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧Ｖｏを取得し（ステップＳ１７０）、当該出力電圧Ｖｏが予め定められた第２電圧閾値Ｖｒｅｆ２を上回っているか否かを判定する（ステップＳ１８０）。ステップＳ１８０にて用いられる第２電圧閾値Ｖｒｅｆ２は、目標電圧Ｖ＊よりも高く、かつ第２電圧指令値Ｖ２よりも若干低い値（例えば、１４．５Ｖ）に定められる。

ＭＧＥＣＵ９０は、出力電圧Ｖｏが第２電圧閾値Ｖｒｅｆ２以下であると判定した場合（ステップＳ１８０：ＮＯ）、制御ＩＣ６４に第２電圧指令値Ｖ２を示す信号を送信してから所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１８５）、第２電圧指令値Ｖ２を示す信号の送信から当該所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１８５：ＮＯ）、ステップＳ１７０およびステップＳ１８０の処理を再度実行する。また、出力電圧Ｖｏが第２電圧閾値Ｖｒｅｆ２を上回っていると判定した場合（ステップＳ１８０：ＹＥＳ）、ＭＧＥＣＵ９０は、カウンタＣ２をインクリメントした上で（ステップＳ１９０）、当該カウンタＣ２が予め定められた閾値Ｃｒｅｆ２（２以上の整数）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。カウンタＣ２が閾値Ｃｒｅｆ２未満であると判定した場合（ステップＳ２００：ＮＯ）、ＭＧＥＣＵ９０は、第２電圧指令値Ｖ２を示す信号の送信から上記所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１８５）、第２電圧指令値Ｖ２を示す信号の送信から当該所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１８５：ＮＯ）、ステップＳ１７０以降の処理を再度実行する。

ステップＳ１８０またはＳ２００にて否定判断がなされた後、第２電圧指令値Ｖ２を示す信号の送信から上記所定時間が経過したと判定された場合（ステップＳ１８５：ＹＥＳ）、第２電圧指令値Ｖ２を示す信号の送信（図４における時刻ｔ４）から所定時間が経過しても、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧Ｖｏがスイッチング停止指令に応じて低下し、第２電圧指令値Ｖ２付近まで高まっていない（追従していない）ことになる（図４における実線参照）。この場合、ＭＧＥＣＵ９０は、第１および第２スイッチング素子６１，６２のスイッチングが正常に停止されてＤＣ／ＤＣコンバータ６０がスイッチング停止モードに移行しているとみなして上記異常フラグをオフ（オフに維持）し（ステップＳ２３０）、図３のルーチンを終了させる。

これに対して、カウンタＣ２が閾値Ｃｒｅｆ２以上であると判定された場合（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、第２電圧指令値Ｖ２を示す信号の送信（図４における時刻ｔ４）から所定時間が経過するまで（経過する前）に第１および第２スイッチング素子６１，６２のスイッチングが継続され、出力電圧Ｖｏが第２電圧指令値Ｖ２に追従して高まっていることになる（図４における破線参照）。この場合、ＭＧＥＣＵ９０は、スイッチング停止指令が発せられたにも拘わらず、制御ＩＣ６４等の異常によりスイッチング制御が継続されているとみなし、上記異常フラグをオンすると共に（ステップＳ２１０）、上記警告灯を点灯させ（ステップＳ２２０）、図３のルーチンを終了させる。本実施形態において、図３のステップＳ２１０にて異常フラグがオンされると、次にスタートスイッチがオンされた際にシステムメインリレーＳＭＲを先に閉成させてから出力側リレーＲｏを閉成させるといったようなフェールセーフ処理が実行される。これにより、システムメインリレーＳＭＲの閉成が完了するまでに、スイッチング制御が実行されたとしても、当該システムメインリレーＳＭ等に要素に電流が流れてしまうのを良好に抑制することができる。

上述のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の異常判定装置としてのＭＧＥＣＵ９０は、当該ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の制御ＩＣ６４にスイッチング停止指令を与えると共にＤＣ／ＤＣコンバータ６０と負荷としての低電圧バッテリ５０等との間の出力側リレーＲｏが開成させた状態で、制御ＩＣ６４に予め定められた第１および第２電圧指令値Ｖ１，Ｖ２を示す信号を与えると共にＤＣ／ＤＣコンバータ６０の出力電圧Ｖｏを取得する（図３のステップＳ１００－Ｓ２００）。より詳細には、ＭＧＥＣＵ９０は、制御ＩＣ６４にスイッチング停止指令を与えると共に出力側リレーＲｏを開成させた状態で、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の目標電圧Ｖ＊よりも低い第１電圧指令値Ｖ１を制御ＩＣ６４に与え、出力電圧Ｖｏが第１電圧指令値Ｖ１に近づいていく場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の入力電圧Ｖｉよりも低く、かつ目標電圧Ｖ＊よりも高い第２電圧指令値Ｖ２を制御ＩＣ６４に与える。かかる処理の実行により制御ＩＣ６４にスイッチング停止指令が与えられたにも拘わらず別途与えられた第２電圧指令値Ｖ２に出力電圧Ｖｏが追従した場合（図３のステップＳ２００：ＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の第１および第２スイッチング素子６１，６２のスイッチングを継続させてしまう異常が発生していることになる。従って、第２電圧指令値Ｖ２への出力電圧Ｖｏの追従の有無を確認することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の第１および第２スイッチング素子６１，６２のスイッチングを継続させてしまう異常の有無を極めて適正に判定することが可能となる。

更に、異常判定装置としてのＭＧＥＣＵ９０は、出力電圧Ｖｏが第１電圧指令値Ｖ１に近づいていかない場合（図３のステップＳ１３５：ＹＥＳ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０を含む電力系統（図２参照）に異常が発生していると判定する（ステップＳ２１０，Ｓ２２０）。これにより、ステップＳ２１０およびＳ２２０の処理の後に適宜フェールセーフ処理を行うことで、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の作動に伴うトラブルの発生を良好に抑制することが可能となる。

また、上記実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０は、半導体リレーであるシステムメインリレーＳＭＲ（入力側リレー）を介して車両１に搭載される高電圧バッテリ４０等に接続されると共に、出力側リレーＲｏを介して車両１の低電圧バッテリ５０および各種補機に並列に接続される。かかる電力系統に対して上述のような異常判定ルーチンを適用することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０の第１および第２スイッチング素子６１，６２のスイッチングを継続させてしまう異常が発生しても、システムメインリレーＳＭＲを良好に保護することが可能となる。

なお、上記異常判定ルーチンは、高電圧バッテリ４０等からの電圧である入力電圧Ｖｉを目標電圧Ｖ＊になるように降圧して出力電圧Ｖｏを低電圧バッテリ５０および補機に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６０に適用されるが、これに限られるものではない。すなわち、上記異常判定ルーチンは、出力電圧が目標電圧になるように入力電圧を昇圧する昇圧コンバータを含む電力系統に適用されてもよい。更に、上記異常判定ルーチンが適用される電圧変換装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６０における第２スイッチング素子６２の代わりにダイオードを含む非同期整流型のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、システムメインリレーＳＭＲおよび出力側リレーＲｏの少なくとも何れか一方は、有接点リレー（メカニカルリレー）であってもよい。

以上説明したように、本開示の異常判定装置は、電圧変換装置の制御回路にスイッチング停止指令が与えられると共に当該電圧変換装置と負荷との間のリレーが開成された状態で、制御回路に予め定められた電圧指令値を与えると共に電圧変換装置の出力電圧を取得する。かかる処理の実行により制御回路にスイッチング停止指令が与えられたにも拘わらず別途与えられた電圧指令値に出力電圧が追従した場合、電圧変換装置のスイッチング素子のスイッチングを継続させてしまう異常が発生していることになる。従って、電圧指令値への出力電圧の追従の有無を確認することで、電圧変換装置のスイッチング素子のスイッチングを継続させてしまう異常の有無を適正に判定することが可能となる。

また、前記電圧変換装置は、前記出力電圧が予め定められた目標電圧になるように前記入力電圧を降圧するものであってもよく、前記異常判定装置は、前記制御回路に前記スイッチング停止指令が与えられると共に前記リレーが開成された状態で、前記目標電圧よりも低い第１電圧指令値を前記制御回路に与え、前記出力電圧が前記第１電圧指令値に近づいていく場合、前記入力電圧よりも低く、かつ前記目標電圧よりも高い第２電圧指令値を前記制御回路に与え、前記出力電圧が前記第２電圧指令値に追従した場合、前記電圧変換装置に異常が発生していると判定するものであってもよい。これにより、スイッチング停止指令に応じてスイッチング素子のスイッチングが停止されているか否かを極めて適正に判定することが可能となる。

更に、前記異常判定装置は、前記出力電圧が前記第１電圧指令値に近づいていかない場合、前記電圧変換装置を含む電力系統に異常が発生していると判定するものであってもよい。

また、前記電圧変換装置は、入力側リレーを介して車両に搭載される高電圧バッテリに接続されると共に、出力側リレーを介して前記車両の低電圧バッテリおよび補機の少なくとも何れか１つに接続され、前記高電圧バッテリからの電圧である前記入力電圧を降圧して前記低電圧バッテリおよび前記補機の少なくとも何れか１つに供給するものであってもよい。

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

本開示の発明は、電圧変換装置の製造産業等において利用可能である。

１ 車両、１０ エンジン、１５ スタータ、２０ 動力伝達装置、３０ インバータ、４０ 高電圧バッテリ、５０ 低電圧バッテリ、６０ ＤＣ／ＤＣコンバータ、６１ 第１スイッチング素子、６２ 第２スイッチング素子、６３ コイル、６４ 制御ＩＣ（制御回路）、６５ 平滑コンデンサ、６６ 電圧検出回路、７０ エンジン電子制御装置（エンジンＥＣＵ）、９０ モータ電子制御装置（ＭＧＥＣＵ）、ＭＧ モータジェネレータ、Ｒｏ 出力側リレー、ＳＭＲ システムメインリレー（入力側リレー）。

Claims (1)

1. 少なくとも１つのスイッチング素子および前記スイッチング素子をスイッチング制御する制御回路を含むと共に、前記スイッチング素子のスイッチングにより入力電圧を変換してリレーを介して接続された負荷に供給する電圧変換装置の異常判定装置であって、
   前記制御回路にスイッチング停止指令が与えられると共に前記リレーが開成された状態で、前記制御回路に予め定められた電圧指令値を与えると共に前記電圧変換装置の出力電圧を取得し、前記電圧指令値への前記出力電圧の追従の有無に基づいて前記電圧変換装置の異常の有無を判定する電圧変換装置の異常判定装置。

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