JP5064367B2 - Ｄｃ／ｄｃコンバータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の昇圧用スイッチング素子と複数の降圧用スイッチング素子を備えるＤＣ／ＤＣコンバータ装置に関する。より詳細には、前記スイッチング素子のいずれかのスイッチング動作の故障を検出するＤＣ／ＤＣコンバータ装置に関する。

充電装置と走行モータとの間にＤＣ／ＤＣコンバータを配置し、充電装置の出力電圧を昇圧して走行モータへ供給すると共に、走行モータからの回生電圧を降圧して充電装置に供給する車両が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１のＤＣ／ＤＣコンバータでは、駆動回路とスイッチング素子との間に断線検出回路を接続し、この断線検出回路により駆動回路とスイッチング素子との間の断線を検出する（特許文献１の要約参照）。

また、ＤＣ／ＤＣコンバータの中には、複数の昇圧用スイッチング素子と複数の降圧用スイッチング素子とを備えるものや（例えば、特許文献２）、スイッチング周期毎にデッドタイムを挟んで昇圧用スイッチング素子と降圧用スイッチング素子に対して交互に駆動信号を出力するものがある（例えば、特許文献３）。

特開２００７−２９５６８７号公報 特開２００４−３５７３８８号公報 国際公開第０２／０９３７３０号パンフレット

特許文献１に記載されたＤＣ／ＤＣコンバータでは、駆動回路とスイッチング素子との間に断線検出専用の回路を設けることから、その分種々の制約が生ずる。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータの大型化や設計の自由度の低減が生ずる。特に、特許文献２のように昇圧用スイッチング素子や降圧用スイッチング素子を複数有する構成では、その数に応じて断線検出回路を設ける必要が生じる。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、スイッチング動作の故障の検出方法を多様化し、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置全体の小型化や省コスト化を図ることができるＤＣ／ＤＣコンバータ装置を提供することを目的とする。

この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置は、複数の昇圧用スイッチング素子を有する昇圧スイッチング部と、複数の降圧用スイッチング素子を有する降圧スイッチング部と、スイッチング周期毎にデッドタイムを挟んで前記昇圧スイッチング部及び前記降圧スイッチング部に対して交互に駆動信号を出力する制御部と、１次側の電圧を測定する第１電圧センサと、２次側の電圧を測定する第２電圧センサと、前記１次側の電流を測定する電流センサと、前記昇圧スイッチング部及び前記降圧スイッチング部の故障を検出する故障検出部とを備えるチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ装置であって、前記故障検出部は、１スイッチング周期における前記１次側の電流の極性に応じて故障判定条件を設定し、前記制御部で設定される制御用駆動デューティと、前記１次側の電圧及び前記２次側の電圧から求まる理論駆動デューティとを比較し、その比較結果と前記故障判定条件とに基づいて前記ＤＣ/ＤＣコンバータ装置の故障を検出することを特徴とする。

この発明によれば、複数の昇圧用スイッチング素子及び複数の降圧用スイッチング素子を用いる構成において、１つの昇圧用スイッチング素子又は１つの降圧用スイッチング素子が故障したにもかかわらず、当該故障したスイッチング素子を含む昇圧スイッチング部又は降圧スイッチング部が変圧動作を継続していても、当該故障の検出が可能である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側及び２次側の電圧を測定する第１電圧センサ及び第２電圧センサ並びに１次側の電流を測定する電流センサを別の目的で有する構成の場合、これらのセンサを流用することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の小型化及び省コスト化を図ることができる。

前記制御部は、複数の前記昇圧用スイッチング素子を交替してスイッチングさせると共に、複数の前記降圧用スイッチング素子を交替してスイッチングさせ、前記故障検出部が前記ＤＣ/ＤＣコンバータ装置の故障を検出したとき、複数の前記昇圧用スイッチング素子を同時にスイッチングさせると共に、複数の前記降圧用スイッチング素子を同時にスイッチングさせてもよい。

前記制御部は、降圧用スイッチング素子の制御用駆動デューティを演算する演算部と、制御用駆動デューティに対応する期間から前記デッドタイムを差し引いて前記降圧用スイッチング素子の少なくとも１つに前記駆動信号を出力すると共に、前記スイッチング周期から前記制御用駆動デューティに対応する期間及び前記デッドタイムを差し引いて前記昇圧用スイッチング素子の少なくとも１つに前記駆動信号を出力する出力部とを有し、前記故障検出部は、前記１次側の電流が、１スイッチング周期で、前記１次側から前記２次側に流れる正のみであるとき、前記１次側の電圧を前記２次側の電圧で割った第１の商と、前記デッドタイムを前記スイッチング周期で割った第２の商とを演算し、前記第１の商から前記第２の商を差し引いた差と前記制御用駆動デューティとの偏差により前記昇圧スイッチング部の故障を検出し、前記１次側の電流が、１スイッチング周期で、前記２次側から前記１次側に流れる負のみであるとき、前記第１の商及び前記第２の商を演算し、前記第１の商に前記第２の商を加えた和と前記制御用駆動デューティとの偏差により前記降圧スイッチング部の故障を検出し、前記１次側の電流が、１スイッチング周期で、ゼロアンペアを跨ぐとき、前記第１の商と前記制御用駆動デューティとの偏差により前記昇圧スイッチング部及び前記降圧スイッチング部の組合せの故障を検出してもよい。

この発明によれば、複数の昇圧用スイッチング素子及び複数の降圧用スイッチング素子を用いる構成において、１つの昇圧用スイッチング素子又は１つの降圧用スイッチング素子が故障したにもかかわらず、当該故障したスイッチング素子を含む昇圧スイッチング部又は降圧スイッチング部が変圧動作を継続していても、当該故障の検出が可能である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側及び２次側の電圧を測定する第１電圧センサ及び第２電圧センサ並びに１次側の電流を測定する電流センサを別の目的で有する構成の場合、これらのセンサを流用することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ全体の小型化及び省コスト化を図ることができる。

１．全体的な構成の説明
［全体構成］
図１は、この発明の一実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０を搭載した燃料電池車両１０の概略全体構成図を示している。

この燃料電池車両１０は、基本的には、１次側１Ｓに１次電圧Ｖ１を発生する第１直流電源装置としてのバッテリ１２と２次側２Ｓに２次電圧Ｖ２を発生する第２直流電源装置としての燃料電池（Fuel Cell）１４とから構成されるハイブリッド直流電源装置と、このハイブリッド直流電源装置から電力が供給される負荷である走行用のモータ１６とから構成される。

［燃料電池とそのシステム］
燃料電池１４は、例えば固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟み込んで形成されたセルを積層したスタック構造にされている。燃料電池１４には、反応ガス供給部１８が配管を通じて接続されている。反応ガス供給部１８は、一方の反応ガスである水素（燃料ガス）を貯留する水素タンクと、他方の反応ガスである空気（酸化剤ガス）を圧縮するコンプレッサを備えている。反応ガス供給部１８から燃料電池１４に供給された水素と空気の燃料電池１４内での電気化学反応により生成された発電電流がモータ１６とバッテリ１２に供給される。

燃料電池システム１１は、燃料電池１４及び反応ガス供給部１８とこれらを制御する燃料電池制御部（ＦＣ制御部）４４とから構成される。

［ＤＣ／ＤＣコンバータ］
ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、一方側が前記バッテリ１２に接続され、他方側が燃料電池１４とモータ１６との接続点である２次側２Ｓに接続されたチョッパ型の電圧変換装置である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、１次電圧Ｖ１を２次電圧Ｖ２（Ｖ１≦Ｖ２）に電圧変換（昇圧変換）するとともに、２次電圧Ｖ２を１次電圧Ｖ１に電圧変換（降圧変換）する昇降圧型の電圧変換装置である。

［インバータとモータ及びドライブ系］
インバータ２２は、３相フルブリッジ型の構成とされて、直流／交流変換を行い、直流を３相の交流に変換してモータ１６に供給する一方、回生動作に伴う交流／直流変換後の直流を２次側２ＳからＤＣ／ＤＣコンバータ２０を通じて１次側１Ｓに供給し、バッテリ１２を充電等する。

モータ１６は、トランスミッション２４を通じて車輪２６を回転する。なお、実際上、インバータ２２とモータ１６を併せて負荷２３という。

［高圧バッテリ］
１次側１Ｓに接続される高圧(High Voltage)のバッテリ１２は、蓄電装置（エネルギストレージ）であり、例えばリチウムイオン２次電池又はキャパシタ等を利用することができる。この実施形態ではリチウムイオン２次電池を利用している。

［各種センサ、メインスイッチ及び通信線］
メインスイッチ（電源スイッチ）３４と各種センサ３６が統括制御部４０に接続される。メインスイッチ３４は、燃料電池車両１０及び燃料電池システム１１をオン（起動又は始動）オフ（停止）するイグニッションスイッチとしての機能を有する。各種センサ３６は、車両状態及び環境状態等の状態情報を検出する。通信線３８としては、車内ＬＡＮであるＣＡＮ（Controller Area Network）等が使用される。

［制御部］
通信線３８に対して、統括制御部４０、ＦＣ制御部４４、モータ制御部４６、コンバータ制御部４８、及びバッテリ制御部５２が相互に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０と、このＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御するコンバータ制御部４８とによりＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０が形成される。

各制御部４０、４４、４６、４８、５２は、それぞれマイクロコンピュータを含み、メインスイッチ３４等の各種スイッチ及び各種センサ３６の状態情報を検出するとともに制御部４０、４４、４６、４８、５２同士で共有し、これらスイッチ及びセンサからの状態情報及び互いに他の制御部からの情報（指令等）を入力とし、各ＣＰＵがメモリ（ＲＯＭ）に格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する機能実現部（機能実現手段）として動作する。制御部４０、４４、４６、４８、５２は、ＣＰＵ、メモリの他、必要に応じて、タイマ、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力インタフェースを有する。

２．詳細な構成の説明
［ＤＣ／ＤＣコンバータ装置］
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の詳細な構成を示している。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、１次側１Ｓと２次側２Ｓとの間に配される３相の相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡと、リアクトル９０とから構成される。

Ｕ相アームＵＡは、上アーム素子（上アームスイッチング素子８１ｕとダイオード８３ｕ）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２ｕとダイオード８４ｕ）とで構成される。

Ｖ相アームＶＡは、上アーム素子（上アームスイッチング素子８１ｖとダイオード８３ｖ）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２ｖとダイオード８４ｖ）とで構成される。

Ｗ相アームＷＡは、上アーム素子（上アームスイッチング素子８１ｗとダイオード８３ｗ）と下アーム素子（下アームスイッチング素子８２ｗとダイオード８４ｗ）とで構成される。

上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗと下アームスイッチング素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗには、それぞれ例えばＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等が採用される。また、以下では、上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗをまとめたものを上アームユニットＵＵと称し、下アームスイッチング素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗをまとめたものを下アームユニットＬＵと称する。

リアクトル９０は、各相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡの中点（共通接続点）とバッテリ１２の正極との間に挿入され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０により１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２との間で電圧を変換する際に、エネルギを放出及び蓄積する作用を有する。

上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗは、コンバータ制御部４８から出力されるゲート駆動信号（駆動電圧）ＵＨ、ＶＨ、ＷＨのハイレベルによりオンにされ、下アームスイッチング素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗは、ゲートの駆動信号（駆動電圧）ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのハイレベルによりそれぞれオンにされる。なお、コンバータ制御部４８は、１次側の平滑コンデンサ９４に並列に設けられた電圧センサ９１により１次電圧Ｖ１を検出し、電流センサ１０１により１次電流Ｉ１を検出し、２次側の平滑コンデンサ９６に並列に設けられた電圧センサ９２により２次電圧Ｖ２を検出し、電流センサ１０２により２次電流Ｉ２を検出する。

図３は、本実施形態において、コンバータ制御部４８が各駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを生成する流れを示す機能ブロック図である。

コンバータ制御部４８は、演算部１２０と、出力部１２２と、故障検出部１２４とを有する。これらの演算部１２０、出力部１２２及び故障検出部１２４は、ハードウェア又はソフトウェアのいずれとして構成してもよい。

演算部１２０は、統括制御部４０からの２次電圧Ｖ２の指令値（２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍ）と電圧センサ９１、９２の測定値（１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２）に基づいて目標デューティＤＵＴｔａｒ（制御用駆動デューティ）を演算し、出力部１２２及び故障検出部１２４に送信する。本実施形態における目標デューティＤＵＴｔａｒは、上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗの駆動デューティ、すなわち、１スイッチング周期Ｔｓｗ［ｓ］において上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗに対して駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨが出力される期間の割合（駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨがハイレベルとされる期間の割合）［％］を示す。１スイッチング周期Ｔｓｗにおいて下アームスイッチング素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗに対して駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬが出力される期間の割合（駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬがハイレベルとされる期間の割合）は、１００％から上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗの割合を引いたものとされる。

演算部１２０は、２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍ及び１次電圧Ｖ１に基づくフィードフォワード制御と、２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍ及び２次電圧Ｖ２に基づくフィードバック制御とを組み合わせて目標デューティＤＵＴｔａｒを算出する。すなわち、前記フィードフォワード制御では、１次電圧Ｖ１を２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍで割った商に１００を掛けた値｛（Ｖ１／Ｖ２ｃｏｍ）×１００｝をフィードフォワード項として演算する。前記フィードバック制御では、２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍと２次電圧Ｖ２との差ΔＶ２（＝Ｖ２ｃｏｍ−Ｖ２）を求め、この差ΔＶ２を用いたＰＩＤ制御（比例・積分・微分制御）を行ってフィードバック項を演算する。前記フィードフォワード項と前記フィードバック項の和が目標デューティＤＵＴｔａｒとされる。

出力部１２２は、演算部１２０からの目標デューティＤＵＴｔａｒに基づいて駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。具体的には、１スイッチング期間Ｔｓｗにおいて目標デューティＤＵＴｔａｒに対応する期間（上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒ）［ｓ］からデッドタイムｄｔを差し引いて上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗに順番に駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨを出力する。また、出力部１２２は、１スイッチング周期Ｔｓｗから上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒを差し引いた期間（下アーム目標駆動期間Ｔｌｄ＿ｔａｒ）［ｓ］を演算し、さらにこの下アーム目標駆動期間Ｔｌｄ＿ｔａｒからデッドタイムｄｔを差し引いて下アームスイッチング素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗに順番に駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを出力する。

故障検出部１２４は、演算部１２０からの目標デューティＤＵＴｔａｒと、電圧センサ９１、９２からの１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２と、電流センサ１０１からの１次電流Ｉ１とに基づいて上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２のいずれかにおける故障（動作異常）を検出する。当該故障を検出した場合、故障検出部１２４は、出力部１２２に対して故障信号Ｓｏを出力する（故障信号Ｓｏをハイレベルにする）。

［ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作］
（３相アーム交替駆動動作：３相運転ともいう。）
図４のタイムチャートは、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０の３相アーム交替駆動動作の説明図である。

降圧動作（回生動作）に係る降圧チョッパ制御では、負荷２３や燃料電池１４から流れ出す２次電流Ｉ２がＤＣ／ＤＣコンバータ２０を通過して１次電流Ｉ１としてバッテリ１２を充電等する。昇圧動作（力行動作）に係る昇圧チョッパ制御では、バッテリ１２から流れ出す１次電流Ｉ１がＤＣ／ＤＣコンバータ２０を通過し２次電流Ｉ２としてモータ１６を含む負荷２３が駆動される。

駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの波形中、ハッチングを付けた期間は、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬが供給されているアームスイッチング素子（例えば、駆動信号ＵＨに対応するアームスイッチング素子は上アームスイッチング素子８１ｕ）が通流している（電流が流れている）期間を示している。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の降圧チョッパ制御及び昇圧チョッパ制御のいずれの動作の場合にも、１スイッチング周期Ｔｓｗ毎に、同じ相の上アームスイッチング素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）及び下アームスイッチング素子８２（８２ｕ〜８２ｗ）にハイレベルの駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力する。また、駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは、ＵＶＷ相を交替（ローテーション）して出力する。降圧チョッパ制御では、上アームスイッチング素子８１（８１ｕ〜８１ｗ）を通流させ、昇圧チョッパ制御では、下アームスイッチング素子８２（８２ｕ〜８２ｗ）を通流させる。

この場合、上下アームスイッチング素子８１、８２間が同時に通流して２次電圧Ｖ２が短絡することを防止するために、各駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬは、それぞれデッドタイムｄｔを挟んでハイレベルとするようにしている。すなわち、デッドタイムｄｔを挟んで、いわゆる同期スイッチングを行っている。

降圧チョッパ制御では、まず、駆動信号ＵＨにより上アームスイッチング素子８１ｕ（Ｕ相）のみが通流している期間には、２次電流Ｉ２が上アームスイッチング素子８１ｕを通じてリアクトル９０に１次電流Ｉ１として流れ、リアクトル９０にエネルギが蓄積されるとともに、バッテリ１２に充電される。

次に、駆動信号ＵＬのみがハイレベルとなっている期間には、当該下アームスイッチング素子８２ｕは通流せず、ダイオード８４ｕ、８４ｖ、８４ｗが導通してリアクトル９０に蓄積されているエネルギが放出され、バッテリ１２に充電される。以下、同様に、Ｖ相、Ｗ相と繰り返す。

昇圧チョッパ制御では、まず、駆動信号ＵＬ（Ｕ相）のみがハイレベルとされている期間（ハッチングで示す期間）には、バッテリ１２からの１次電流Ｉ１によりリアクトル９０にエネルギが蓄積される。なお、このとき、２次側の平滑コンデンサ９６から負荷２３に電流が供給されている。

次に、駆動信号ＶＨ（Ｖ相）のみがハイレベルとされている期間には、当該上アームスイッチング素子８１ｖは通流せず、ダイオード８３ｕ、８３ｖ、８３ｗが導通してリアクトル９０に蓄積されているエネルギが放出され、リアクトル９０からの１次電流Ｉ１がＤＣ／ＤＣコンバータ２０を通過し、２次電流Ｉ２として２次側の平滑コンデンサ９６を充電するとともに、負荷２３に供給される。以下、同様にＶ相、Ｗ相と繰り返す。

すなわち、３相アーム交替駆動動作では、Ｕ相アームＵＡと、Ｖ相アームＶＡと、Ｗ相アームＷＡとが交替してスイッチングする。

［故障（動作異常）の検出］
本実施形態におけるＤＣ/ＤＣコンバータ２０の故障判定は、演算部１２０が演算した目標デューティＤＵＴｔａｒと、１次電圧Ｖ１及び２次電圧Ｖ２から求まる理論デューティＤＵＴｔ｛ＤＵＴｔ＝（Ｖ１／Ｖ２）×１００｝［％］との差ΔＤＵＴ（＝ＤＵＴｔａｒ−ＤＵＴｔ）［％］を用いる。

すなわち、デッドタイムｄｔを考慮せず且つ理想的な状態であれば、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとは等しくなるはずである（ＤＵＴｔａｒ＝ＤＵＴｔ）。この場合、差ΔＤＵＴに基づいて上アームスイッチング素子８１又は下アームスイッチング素子８２の故障を判定することができる。

しかし、本実施形態ではデッドタイムｄｔを設定するため、仮に理想的な状態であっても、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの間にはずれが生じる。換言すると、以下に述べるように目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴは、１次電流Ｉ１の極性に応じて変化する。本実施形態では、１次電流Ｉ１の極性の変化によっても、差ΔＤＵＴに基づいて上アームユニットＵＵ（上アームスイッチング素子８１）又は下アームユニットＬＵ（下アームスイッチング素子８２）の故障を判定することができる。

図５は、差ΔＤＵＴ（目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの関係）の説明図である。

上述の通り、本実施形態では、目標デューティＤＵＴｔａｒは上アームスイッチング素子８１｛降圧（回生）用｝の駆動期間を規定するものである。すなわち、演算部１２０において目標デューティＤＵＴｔａｒを演算する。そして、出力部１２２では、１スイッチング周期Ｔｓｗのうち目標デューティＤＵＴｔａｒ［％］に対応する期間（上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒ）［ｓ］からデッドタイムｄｔを差し引いた期間（上アーム駆動期間Ｔｕｄ）［ｓ］、上アームユニットＵＵ（上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗのいずれか）に駆動信号を出力する（Ｔｕｄ＝Ｔｕｄ＿ｔａｒ−ｄｔ）。

また、演算部１２０では、１スイッチング周期Ｔｓｗから上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒを差し引いた期間を、下アームスイッチング素子８２｛昇圧（アシスト）用｝を駆動する期間（下アーム目標駆動期間Ｔｌｄ＿ｔａｒ）［ｓ］とする（Ｔｌｄ＿ｔａｒ＝Ｔｓｗ−Ｔｕｄ＿ｔａｒ）。そして、出力部１２２では、下アーム目標駆動期間Ｔｌｄ＿ｔａｒからデッドタイムｄｔを差し引いた期間（下アーム駆動期間Ｔｌｄ）［ｓ］、下アームユニットＬＵ（下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗのいずれか）に駆動信号を出力する（Ｔｌｄ＝Ｔｌｄ＿ｔａｒ−ｄｔ＝Ｔｓｗ−Ｔｕｄ＿ｔａｒ−ｄｔ）。

このように、２つのデッドタイムｄｔでは、上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２のいずれも駆動されない。しかし、デッドタイムｄｔにおいても、１次電流Ｉ１がゼロアンペアに向かうことにより、見かけ上、降圧動作又は昇圧動作が行われているものとみなすことができる。その結果、１次電流Ｉ１の極性に応じて、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴにずれが生じる。

例えば、図５の１次電流Ｉ１ａのように、時点ｔ１から時点ｔ６までの１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が正であるとき、目標デューティＤＵＴｔａｒに対応する上アーム駆動期間Ｔｕｄ（上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒからデッドタイムｄｔを引いたもの）は、時点ｔ２から時点ｔ４までである。この期間において、昇圧用の下アームスイッチング素子８２は作動せず、また、ダイオード８３に電流が流れるため、降圧用の上アームスイッチング素子８１は作動（通流）しない。このため、１次電流Ｉ１ａはゼロアンペアに近づき、実質的に降圧動作の一部と捉えることができる。また、時点ｔ１から時点ｔ２までのデッドタイムｄｔ及び時点ｔ４から時点ｔ５までのデッドタイムｄｔでは、上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２のいずれも作動しないため、１次電流Ｉ１ａは正の値からゼロアンペアに近づき、実質的に降圧動作の一部と捉えることができる。

その結果、１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が正であるとき、理論デューティＤＵＴｔは、１スイッチング周期Ｔｓｗにおいて時点ｔ１〜ｔ５の期間が占める割合、すなわち、スイッチング周期Ｔｓｗにおいて上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒとデッドタイムｄｔの和が占める割合｛（Ｔｕｄ＿ｔａｒ＋ｄｔ）／Ｔｓｗ｝×１００［％］となる。また、目標デューティＤＵＴｔａｒは、その定義より、「（Ｔｕｄ＿ｔａｒ／Ｔｓｗ）×１００」である。従って、デッドタイムｄｔを考慮し且つ理想的な状態であれば、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴ（＝ＤＵＴｔａｒ−ＤＵＴｔ）は、「（−ｄｔ／Ｔｓｗ）×１００」となる。

次に、例えば、図５の１次電流Ｉ１ｂのように、時点ｔ１から時点ｔ６までの１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が負であるとき、目標デューティＤＵＴｔａｒに対応する上アーム駆動期間Ｔｕｄ（上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒからデッドタイムｄｔを引いたもの）は、時点ｔ２から時点ｔ４までである。この期間において、降圧用の上アームスイッチング素子８１が作動し、降圧動作をする。一方、時点ｔ１から時点ｔ２までのデッドタイムｄｔ及び時点ｔ４から時点ｔ５までのデッドタイムｄｔにおいては、上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２のいずれも作動しないため、１次電流Ｉ１ａは負の値からゼロアンペアに近づき、実質的に昇圧動作の一部と捉えることができる。

その結果、１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が負であるとき、理論デューティＤＵＴｔは、１スイッチング周期Ｔｓｗにおいて時点ｔ２〜ｔ４の期間が占める割合、すなわち、スイッチング周期Ｔｓｗにおいて上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒからデッドタイムｄｔを引いた差が占める割合｛（Ｔｕｄ＿ｔａｒ―ｄｔ）／Ｔｓｗ｝×１００［％］となる。また、上述の通り、目標デューティＤＵＴｔａｒは、「（Ｔｕｄ＿ｔａｒ／Ｔｓｗ）×１００」である。従って、デッドタイムｄｔを考慮し且つ理想的な状態であれば、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴは、「（ｄｔ／Ｔｓｗ）×１００」となる。

さらに、例えば、図５の１次電流Ｉ１ｃのように、時点ｔ１から時点ｔ６までの１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が負から正へ又は正から負へ変化するとき（１次電流Ｉ１がゼロアンペアを跨ぐとき）、目標デューティＤＵＴｔａｒに対応する上アーム駆動期間Ｔｕｄ（上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒからデッドタイムｄｔを引いたもの）は、時点ｔ２から時点ｔ４までである。この期間において、１次電流Ｉ１ｃの極性が正のとき（時点ｔ２〜ｔ３）、上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２のいずれも作動しないが、１次電流Ｉ１ｃが正の値からゼロアンペアに向かうため、実質的に降圧動作とみなすことができる。また、１次電流Ｉ１ｃの極性が負のとき（時点ｔ３〜ｔ４）、上アームスイッチング素子８１が作動して降圧動作をする。また、時点ｔ１から時点ｔ２までのデッドタイムｄｔにおいては、上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２のいずれも作動せず、１次電流Ｉ１ａは正の値からゼロアンペアに近づき、実質的に降圧動作の一部と捉えることができる。さらに時点ｔ４から時点ｔ５までのデッドタイムｄｔにおいては、上アームスイッチング素子８１及び下アームスイッチング素子８２のいずれも作動しないため、１次電流Ｉ１ａは負の値からゼロアンペアに近づき、実質的に昇圧動作の一部と捉えることができる。

その結果、１次電流Ｉ１ｃのように１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１がゼロアンペアを跨ぐとき、理論デューティＤＵＴｔは、１スイッチング周期Ｔｓｗにおいて時点ｔ１〜ｔ４の期間が占める割合、すなわち、スイッチング周期Ｔｓｗにおいて上アーム目標駆動期間Ｔｕｄ＿ｔａｒが占める割合（Ｔｕｄ＿ｔａｒ／Ｔｓｗ）×１００［％］となる。従って、デッドタイムｄｔを考慮し且つ理想的な状態であれば、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴは、ゼロとなる。

以上のように、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴは、１次電流Ｉ１の極性により変化する。本実施形態では、この点を考慮して差ΔＤＵＴを用いた故障判定を行う。

図６には、１次電流Ｉ１と故障判定条件との関係が示されている。本実施形態では、各スイッチング周期Ｔｓｗにおける１次電流Ｉ１のビーク値Ｉ１ｐ［Ａ］及びボトム値Ｉ１ｂｔｍ［Ａ］と正の電流閾値ＴＨｍａｘ［Ａ］及び負の電流閾値ＴＨｍｉｎ［Ａ］との関係に応じて３つの故障判定条件（故障判定条件Ａ〜Ｃ）を用いる。正の電流閾値ＴＨｍａｘ及び負の電流閾値ＴＨｍｉｎは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作状態｛降圧（回生）、昇圧（アシスト）、又はゼロアンペア跨ぎ｝を判定できるような値に設定される。

図６の１次電流Ｉ１ｄのように、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋ及びボトム値Ｉ１ｂｔｍのいずれも負の電流閾値ＴＨｍｉｎ未満である場合（Ｉ１ｂ、Ｉ１ｐ＜ＴＨｍｉｎ）、故障判定条件Ａを用いる。故障判定条件Ａは、１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が負であるときに用いる条件であり、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴが、次の式（１）を満たさない場合、上アームユニットＵＵ（上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗのいずれか）が故障しているものと判定する。
｛（ｄｔ／Ｔｓｗ）×１００｝＋ＴＨｄｕｔ＿ｍｉｎ＜ΔＤＵＴ＜｛（ｄｔ／Ｔｓｗ）×１００｝＋ＴＨｄｕｔ＿ｍａｘ ・・・（１）

上記式（１）において、ＴＨｄｕｔ＿ｍｉｎ及びＴＨｄｕｔ＿ｍａｘは、故障判定すれ量［％］である。

図６の１次電流Ｉ１ｅのように、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが正の電流閾値ＴＨｍａｘと負の電流閾値ＴＨｍｉｎの間にあるとき（ＴＨｍｉｎ＜Ｉ１ｐ＜ＴＨｍａｘ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作状態（降圧又はゼロアンペア跨ぎ）を判定することが困難であるため、故障判定条件を設定せず故障判定を行わない。

図６の１次電流Ｉ１ｆのように、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが正の電流閾値ＴＨｍａｘを超え（Ｉ１ｐ＞ＴＨｍａｘ）、且つボトム値Ｉ１ｂｔｍが負の電流閾値ＴＨｍｉｎ未満である場合（Ｉ１ｂ＜ＴＨｍｉｎ）、故障判定条件Ｂを用いる。故障判定条件Ｂは、１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が正から負へ又は負から正へ変化するときに用いる条件であり、差ΔＤＵＴが、次の式（２）を満たさない場合、上アームユニットＵＵ（上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗのいずれか）又は下アームユニットＬＵ（下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗのいずれか）が故障しているものと判定する。
ＴＨｄｕｔ＿ｍｉｎ＜ΔＤＵＴ＜ＴＨｄｕｔ＿ｍａｘ ・・・（２）

図６の１次電流Ｉ１ｇのように、ボトム値Ｉ１ｂｔｍが正の電流閾値ＴＨｍａｘと負の電流閾値ＴＨｍｉｎの間にあるとき（ＴＨｍｉｎ＜Ｉ１ｂ＜ＴＨｍａｘ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作状態（昇圧又はゼロアンペア跨ぎ）を判定することが困難であるため、故障判定条件を設定せず故障判定を行わない。

図６の１次電流Ｉ１ｈのように、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋ及びボトム値Ｉ１ｂｔｍのいずれも正の電流閾値ＴＨｍａｘを超える場合（Ｉ１ｂ＞ＴＨｍａｘ）、故障判定条件Ｃを用いる。故障判定条件Ｃは、１スイッチング周期Ｔｓｗ全体において１次電流Ｉ１の極性が正であるときに用いる条件であり、目標デューティＤＵＴｔａｒと理論デューティＤＵＴｔとの差ΔＤＵＴが、次の式（３）を満たさない場合、下アームユニットＬＵ（下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗのいずれか）が故障しているものと判定する。
｛（―ｄｔ／Ｔｓｗ）×１００｝＋ＴＨｄｕｔ＿ｍｉｎ＜ΔＤＵＴ＜｛（―ｄｔ／Ｔｓｗ）×１００｝＋ＴＨｄｕｔ＿ｍａｘ ・・・（３）

図７には、本実施形態の故障検出部１２４において、上下アームスイッチング素子８１、８２の故障（動作異常）を検出するフローチャートが示されている。

ステップＳ１において、故障検出部１２４は、上下アームスイッチング素子８１、８２の動作異常（ゲート断線異常）が確定しているかどうかを判定する。具体的には、フラグＦＬＧが「１」であるかどうかを判定する。フラグＦＬＧは、「０」のとき、故障が確定していないことを示し、「１」のとき、故障が確定していることを示す。フラグＦＬＧの初期値は「０」であり、後述するステップＳ１１に行かない限り、「０」のままである。また、フラグＦＬＧが、一旦、「１」に設定されると、図７に図示しない所定のリセット動作が行われるまで「１」のままである。

ステップＳ１においてフラグＦＬＧが「１」であるとき（Ｓ１：Ｙｅｓ）、今回の処理を終了する。ステップＳ１においてフラグＦＬＧが「０」であるとき（Ｓ１：Ｎｏ）、ステップＳ２において、故障検出部１２４は、演算部１２０から目標デューティＤＵＴｔａｒを入力する。続くステップＳ３において、故障検出部１２４は、１次電圧Ｖ１と２次電圧Ｖ２とに基づいて理論デューティＤＵＴｔ｛＝（Ｖ１／Ｖ２）×１００｝を算出する。代わりに、演算部１２０で演算した理論デューティＤＵＴｔを入力してもよい。

ステップＳ４において、故障検出部１２４は、故障判定条件を設定する。上述のように、本実施形態では、１次電流Ｉ１に応じて複数の故障判定条件Ａ〜Ｃのいずれかを設定するか、又は故障判定条件を設定しない（図６参照）。

図８には、故障判定条件を設定するステップ（図７のＳ４）の詳細に関するフローチャートが示されている。

ステップＳ２１において、故障検出部１２４は、電流センサ１０１からの出力を用いて１次電流Ｉ１のピーク値Ｉ１ｐｅａｋ及びボトム値Ｉ１ｂｔｍを検出する。続くステップＳ２２において、故障検出部１２４は、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが負の電流閾値ＴＨｍｉｎ未満であるかどうかを判定する。ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが負の電流閾値ＴＨｍｉｎ未満である場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２３において、故障検出部１２４は、故障判定条件Ａを選択する。ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが負の電流閾値ＴＨｍｉｎ以上である場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、故障検出部１２４は、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが正の電流閾値ＴＨｍａｘ未満であるかどうかを判定する。ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが正の電流閾値ＴＨｍａｘ未満である場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５において、故障検出部１２４は、故障判定条件を設定せず、故障判定を禁止する。ピーク値Ｉ１ｐｅａｋが正の電流閾値ＴＨｍａｘ以上である場合（Ｓ２４：Ｎｏ）、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６において、故障検出部１２４は、ボトム値Ｉ１ｂｔｍが負の電流閾値ＴＨｍｉｎ未満であるかどうかを判定する。ボトム値Ｉ１ｂｔｍが負の電流閾値ＴＨｍｉｎ未満である場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、ステップＳ２７において、故障検出部１２４は、故障判定条件Ｂを設定する。ボトム値Ｉ１ｂｔｍが負の電流閾値ＴＨｍｉｎ以上である場合（Ｓ２６：Ｎｏ）、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８において、故障検出部１２４は、ボトム値Ｉ１ｂｔｍが正の電流閾値ＴＨｍａｘ未満であるかどうかを判定する。ボトム値Ｉ１ｂｔｍが正の電流閾値ＴＨｍａｘ未満である場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２９において、故障検出部１２４は、故障判定条件を設定せず、故障判定を禁止する。ボトム値Ｉ１ｂｔｍが正の電流閾値ＴＨｍａｘ以上である場合（Ｓ２８：Ｎｏ）、ステップＳ３０において、故障検出部１２４は、故障判定条件Ｃを選択する。

図７に戻り、ステップＳ５において、故障検出部１２４は、ステップＳ４で故障判定条件が設定されたかどうかを判定する。故障判定条件が設定されている場合（故障判定が許可されている場合）、ステップＳ６に進む。故障判定条件が設定されていない場合（故障判定が禁止されている場合）、ステップＳ８に進む。

ステップＳ６において、故障検出部１２４は、ステップＳ４で設定した故障判定条件を用いて故障判定を行う。例えば、故障判定条件Ａが設定されている場合、差ΔＤＵＴが上記式（１）を満たすかどうかを判定する。

ステップＳ７において、故障検出部１２４は、ステップＳ６の故障判定の結果、故障（動作異常）が発生しているかどうかを判定する。故障が発生していない場合（Ｓ７：Ｎｏ）、ステップＳ８において、故障検出部１２４は、図示しないタイマＴＭＲの値をリセットする。故障が発生している場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、ステップＳ９において、故障検出部１２４は、タイマＴＭＲの値を１増加させる。続くステップＳ１０において、故障検出部１２４は、タイマＴＭＲの値が、タイマ閾値ＴＨｔｍｒ以上であるかどうかを判定する。タイマ閾値ＴＨｔｍｒは、故障の発生を確定するための閾値である。タイマＴＭＲの値がタイマ閾値ＴＨｔｍｒ未満である場合（Ｓ１０：Ｎｏ）、故障検出部１２４は、今回の処理を終了する。タイマＴＭＲの値がタイマ閾値ＴＨｔｍｒ以上である場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１において、故障検出部１２４は、故障の発生を確定し、フラグＦＬＧを「０」から「１」に変更する。続くステップＳ１２において、故障検出部１２４は、出力部１２２に対して故障信号Ｓｏを出力する（故障信号Ｓｏをハイレベルにする。）。故障信号Ｓｏは、上アームユニットＵＵ（上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗのいずれか）及び下アームユニットＬＵ（下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗのいずれか）における故障の発生を知らせる信号である。

本実施形態における故障信号Ｓｏは、上アームユニットＵＵ及び下アームユニットＬＵのいずれかにおける故障の発生を知らせるのみであり、具体的に上アームユニットＵＵ及び下アームユニットＬＵのいずれが故障したかまでを通知するものではない。しかし、ダイオード８３、８４が存在するため、１次電流Ｉ１の極性が正であるとき、故障を判定できるのは下アームユニットＬＵのみであり、１次電流Ｉ１の極性が負であるとき、故障を判定できるのは上アームユニットＵＵのみである。このため、例えば、上アームユニットＵＵ及び下アームユニットＬＵのいずれかが故障したかに関する情報を故障信号Ｓｏに含ませてもよい。

故障検出部１２４からの故障信号Ｓｏを受信した出力部１２２は、上述した２相アーム交替駆動制御から同時駆動制御に移行する。図９の時点ｔ１１以降に示すように、同時駆動制御は、上アームユニットＵＵを構成する３つの上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗに対して同時に駆動信号を出力し、下アームユニットＬＵを構成する３つの下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗに対して同時に駆動信号を出力しながら同期スイッチングを行う制御である。なお、図９では、上アームスイッチング素子８１ｕが故障し且つ降圧チョッパ制御を行っている状態を示している。但し、上述の通り、故障検出部１２４では、いずれの上アームスイッチング素子８１（今回の場合、上アームスイッチング素子８１ｕ）が故障していることまでは特定しない。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の上アームスイッチング素子８１（降圧用）及び複数の下アームスイッチング素子８２（昇圧用）を用いる構成において、１つの上アームスイッチング素子８１又は１つの下アームスイッチング素子８２が故障したにもかかわらず、当該故障したスイッチング素子を含む上アームユニットＵＵ又は下アームユニットＬＵが変圧動作を継続していても、当該故障の検出が可能である。また、電圧センサ９１、９２及び電流センサ１０１を別の目的で有する構成の場合、これらのセンサを流用することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０全体の小型化及び省コスト化を図ることができる。

本実施形態の出力部１２２は、通常時において３相アーム交替駆動制御を行い、故障検出時において同時駆動制御を行う。これにより、故障した１つの上アームスイッチング素子８１又は下アームスイッチング素子８２の代わりに、その他の上アームスイッチング素子８１又は下アームスイッチング素子８２が変圧動作を行うため、変圧制御の安定性を維持することが可能となる。

３．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

［搭載対象］
上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０を燃料電池車両１０に搭載したが、これに限られず、別の対象に搭載してもよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０を船舶や航空機等の移動体に用いることもできる。或いは、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０を家庭用電力システムに適用してもよい。

［ＤＣ／ＤＣコンバータ］
上記実施形態では、上アームスイッチング素子８１ｕ〜８１ｗ及び下アームスイッチング素子８２ｕ〜８２ｗの数をそれぞれ３つとしたが、これに限られず、２つ又は４つ以上としてもよい。

［制御用駆動デューティ］
上記実施形態では、目標デューティＤＵＴｔａｒが直接的に示すものは、スイッチング周期Ｔｓｗにおける上アームスイッチング素子８１の駆動期間の割合であったが、これに限られず、スイッチング周期Ｔｓｗにおける下アームスイッチング素子８２の駆動期間の割合を直接的に示すものであってもよい。この場合、例えば、演算部１２０は、１スイッチング周期Ｔｓｗで１次電流Ｉ１の極性が正のみであるとき、上記式（３）を用いて故障判定を行い、１スイッチング周期Ｔｓｗで１次電流Ｉ１の極性が負のみであるとき、上記式（１）を用いて故障判定を行い、１スイッチング周期Ｔｓｗで１次電流Ｉ１がゼロアンペアを跨ぐとき、上記式（２）を用いて故障判定を行うことができる。

［故障の検知］
上記実施形態では、故障（動作異常）が発生している部位を特定しなかったが、上アームユニットＵＵ又は下アームユニットＬＵのいずれに故障が発生しているかを特定し、故障が発生している上アームユニットＵＵ又は下アームユニットＬＵについてのみ同時駆動制御を行い、故障が発生していない上アームユニットＵＵ又は下アームユニットＬＵについて３相アーム交替駆動制御を継続することもできる。

上記実施形態では、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋ及びボトム値Ｉ１ｂｔｍのうちゼロアンペアに近い値を用いて故障判定条件を設定したが、これに限られない。例えば、ピーク値Ｉ１ｐｅａｋ及びボトム値Ｉ１ｂｔｍの中間値を用いて故障判定条件を設定してもよい。

この発明の一実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ装置を搭載した燃料電池車両の概略全体構成図である。 上記実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な構成を示す回路図である。 上記実施形態に係るコンバータ制御部の詳細な構成を示す回路図である。 上記実施形態における３相アーム交替駆動動作の説明に供されるタイムチャートである。 目標デューティと理論デューティとの関係を示す説明図である。 １次電流と故障判定条件との関係を示す説明図である。 上記実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障を検知するフローチャートである。 上記実施形態において、異常判定条件を設定するフローチャートである。 上記実施形態において、降圧チョッパ制御で動作しているとき、故障が確定した場合の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

４８…コンバータ制御部（制御部） ５０…ＤＣ／ＤＣコンバータ装置
８１、８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ…上アームスイッチング素子
８２、８２ｕ、８２ｖ、８２ｗ…下アームスイッチング素子
９１…電圧センサ（第１電圧センサ） ９２…電圧センサ（第２電圧センサ）
１０１…電流センサ １２０…演算部
１２２…出力部 １２４…故障検出部
ｄｔ…デッドタイム ＤＵＴｔ…理論デューティ
ＤＵＴｔａｒ…目標デューティ Ｉ１…１次電流
Ｉ１ｂ…ボトム値 Ｉ１ｐ…ピーク値
ＬＵ…下アームユニット（昇圧スイッチング部）
ＴＨｍａｘ…正の電流閾値 ＴＨｍｉｎ…負の電流閾値
Ｔｓｗ…スイッチング周期
ＵＵ…上アームユニット（降圧スイッチング部）
ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ…駆動信号
Ｖ１…１次電圧 Ｖ２…２次電圧
ΔＤＵＴ…目標デューティと理論デューティの差
１Ｓ…１次側 ２Ｓ…２次側

Claims (3)

1. 複数の昇圧用スイッチング素子を有する昇圧スイッチング部と、
   複数の降圧用スイッチング素子を有する降圧スイッチング部と、
   スイッチング周期毎にデッドタイムを挟んで前記昇圧スイッチング部及び前記降圧スイッチング部に対して交互に駆動信号を出力する制御部と、
   １次側の電圧を測定する第１電圧センサと、
   ２次側の電圧を測定する第２電圧センサと、
   前記１次側の電流を測定する電流センサと、
   前記昇圧スイッチング部及び前記降圧スイッチング部の故障を検出する故障検出部と
   を備えるチョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ装置であって、
   前記故障検出部は、
   １スイッチング周期における前記１次側の電流の極性に応じて故障判定条件を設定し、
   前記制御部で設定される制御用駆動デューティと、前記１次側の電圧及び前記２次側の電圧から求まる理論駆動デューティとを比較し、
   その比較結果と前記故障判定条件とに基づいて前記ＤＣ/ＤＣコンバータ装置の故障を検出する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。
2. 請求項１記載のＤＣ/ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、
   複数の前記昇圧用スイッチング素子を交替してスイッチングさせると共に、複数の前記降圧用スイッチング素子を交替してスイッチングさせ、
   前記故障検出部が前記ＤＣ/ＤＣコンバータ装置の故障を検出したとき、複数の前記昇圧用スイッチング素子を同時にスイッチングさせると共に、複数の前記降圧用スイッチング素子を同時にスイッチングさせる
   ことを特徴とするＤＣ/ＤＣコンバータ装置。
3. 請求項１又は２記載のＤＣ/ＤＣコンバータ装置において、
   前記制御部は、
   前記降圧用スイッチング素子の制御用駆動デューティを演算する演算部と、
   制御用駆動デューティに対応する期間から前記デッドタイムを差し引いて前記降圧用スイッチング素子の少なくとも１つに前記駆動信号を出力すると共に、前記スイッチング周期から前記制御用駆動デューティに対応する期間及び前記デッドタイムを差し引いて前記昇圧用スイッチング素子の少なくとも１つに前記駆動信号を出力する出力部と
   を有し、
   前記故障検出部は、
   前記１次側の電流が、１スイッチング周期で、前記１次側から前記２次側に流れる正のみであるとき、前記１次側の電圧を前記２次側の電圧で割った第１の商と、前記デッドタイムを前記スイッチング周期で割った第２の商とを演算し、前記第１の商から前記第２の商を差し引いた差と前記制御用駆動デューティとの偏差により前記昇圧スイッチング部の故障を検出し、
   前記１次側の電流が、１スイッチング周期で、前記２次側から前記１次側に流れる負のみであるとき、前記第１の商及び前記第２の商を演算し、前記第１の商に前記第２の商を加えた和と前記制御用駆動デューティとの偏差により前記降圧スイッチング部の故障を検出し、
   前記１次側の電流が、１スイッチング周期で、ゼロアンペアを跨ぐとき、前記第１の商と前記制御用駆動デューティとの偏差により前記昇圧スイッチング部及び前記降圧スイッチング部の組合せの故障を検出する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置。

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