JP5306834B2 - Ｄｃ／ｄｃコンバータシステム及び該システムにおける異常検知時制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、第１電力装置から接続器を通じてＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側が第２電力装置に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータシステム及び該システムにおける異常検知時制御方法に関する。

従来から、車両走行用の電動機を、バッテリと燃料電池とを併用して駆動するハイブリッド電源車両が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載されたハイブリッド電源車両では、前記燃料電池がインバータを介して前記電動機に接続されるとともに、前記バッテリが双方向電圧変換器として機能するＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記燃料電池に接続される。

また、前記ハイブリッド電源車両では、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側の電圧、すなわち前記燃料電池の電圧（端子間電圧）が制御されるように構成されている。

さらに、特許文献１に示すようなハイブリッド電源車両では、ライト、パワーウインド、ワイパー用電動機等の補機には、通常、１次側の電圧を発生する前記バッテリから電力が供給される。

そして、前記電動機の回生動作時には、２次側に発生した電圧を有する電力により、前記インバータから前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記補機が駆動されるとともに、前記バッテリの充電がなされる。

特開２００７−１５９３１５号公報

ところで、前記補機が前記バッテリに接続されるとともに、前記バッテリが前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記燃料電池とインバータ駆動の前記電動機に接続される前記ハイブリッド電源車両において、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側の電圧（１次電圧）が異常に低下する場合がある。

この１次電圧の異常低下に対する課題については、特許文献１には何も記載されていない。

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って、１次電圧が異常低下した場合においても、ＤＣ／ＤＣコンバータをより適切に制御することを可能とするＤＣ／ＤＣコンバータシステム及び該システムにおける異常検知時制御方法を提供することを目的とする。

この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータシステムは、第１電力装置が接続器を通じて補機に接続されると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側が第２電力装置及び負荷に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおいて、前記１次側に接続され、１次電圧を検出する１次電圧センサと、前記２次側に接続され、２次電圧を検出する２次電圧センサと、制御部と、を有し、前記制御部は、通常時には、前記２次電圧センサにより検出される２次電圧検出値が、２次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記１次電圧センサにより検出された１次電圧検出値が、異常と判定する下限閾値より低下したときに、前記接続器の開故障異常か前記１次電圧検出値を検出する前記１次電圧センサの異常かを判別し、前記接続器の開故障異常と判別したときには、前記１次電圧センサにより検出される前記１次電圧検出値が、前記補機が正常動作する１次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御することを特徴とする。

この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおける異常検知時制御方法は、第１電力装置が接続器を通じて補機に接続されると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側が第２電力装置及び負荷に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおける異常検知時制御方法において、前記１次側の電圧である１次電圧を検出する過程と、前記２次側の電圧である２次電圧を検出する過程と、通常時には、２次電圧検出値が、２次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、１次電圧検出値が、異常と判定する下限閾値より低下したときに、前記接続器の開故障異常か電圧検出異常かを判別し、前記接続器の開故障異常と判別したときには、前記１次電圧検出値が、前記補機が正常動作する１次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する過程と、を有することを特徴とする。

なお、前記第１電力装置としてバッテリを適用し、前記第２電力装置として燃料電池を適用することができる。

この発明によれば、１次側の電圧（１次電圧）が異常に低下したときに、第１電力装置とＤＣ／ＤＣコンバータとを接続する接続器の異常か、電圧検出異常かを判別し、判別結果に応じてＤＣ／ＤＣコンバータを制御するようにしているので、ＤＣ／ＤＣコンバータをより適切に制御することができる。

この発明の一実施形態に係る燃料電池車両の概略全体構成図である。 この実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの詳細な構成を示す回路図である。 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。 この実施形態に係る異常検知時制御方法を実施するＤＣ／ＤＣコンバータシステムの構成図である。 ２次電圧制御部の機能ブロック図である。 １次電圧制御部の機能ブロック図である。 １次電圧異常検知処理に係るフローチャートである。 ゲート遮断判断処理に係るフローチャートである。 制御指令決定処理に係るフローチャートである。 接続器の開故障確定処理及び１次電圧センサの検出異常確定処理に係るフローチャートである。 １次電圧異常発生時の検知処理に係るタイムチャートである。 接続器の開故障発生時の検知処理に係るタイムチャートである。

以下、この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおける異常検知時制御方法を実施する車両等の実施形態について図面を参照して説明する。

Ａ．全体的な構成の説明
［全体構成］
図１は、この実施形態に係る燃料電池車両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ダイオード２５を介してモータ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１次側１Ｓに接続されたバッテリ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。

Ｂ．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。

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次側平滑コンデンサ９４に並列に設けられた１次電圧センサ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次側平滑コンデンサ９６に並列に設けられた２次電圧センサ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。

ここで、バッテリ１２には、直列にヒューズ１３が接続され、さらに接続器１５が１次側１Ｓとの間に接続される。１次側１Ｓには、補機（ＡＵＸ）１７が接続される。補機１７は、ライト、パワーウインド、ワイパー用電動機等である。

［ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の動作］
この実施形態において、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０は、３相アーム交替駆動動作で動作する。

（３相アーム交替駆動動作：３相交替駆動又は３相運転ともいう。）
図３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を駆動する。

スイッチング周期を２π＝Ｔ、上下アームスイッチング素子８１、８２に対してハイレベルの駆動信号が送信される期間をＴｏｎとすると、デッドタイムｄｔを無視すれば、降圧チョッパ制御での駆動デューティ（ＯＮデューティ）は、（１）式で表され、昇圧チョッパ制御での駆動デューティは、（２）式で表される。
Ｔｏｎ／Ｔ＝Ｖ１／Ｖ２ …（１）
Ｔｏｎ／Ｔ＝（１−Ｖ１／Ｖ２） …（２）

駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの波形中、ハッチングを付けた「ＯＮ」と表示している期間Ｔｏｎ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。ハッチングを付けていない「ＯＮ」と表示している期間（期間はＴｏｎに等しい）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ＵＬに対応するアームスイッチング素子は下アームスイッチング素子８２ｕ）が通流していない（電流が流れていない）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２π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、駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨにより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、駆動信号ＵＬ、ＶＬ、ＷＬにより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の「ＯＮ」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。

このように、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。

この３相アーム交替駆動動作では、上アームスイッチング素子８１ｕ、８１ｖ、８１ｗ及び下アームスイッチング素子８２ｕ、８２ｖ、８２ｗが同時にオンされることがなく、かつ異なる相アームＵＡ、ＶＡ、ＷＡが同時にオンされることがない。したがって、常時、多くても１つのスイッチング素子がオン状態とされるのみである。

［異常検知時制御方法を実施するＤＣ／ＤＣコンバータシステムの構成］
図４は、この実施形態に係る異常検知時制御方法を実施するＤＣ／ＤＣコンバータシステムの構成を示している。ＤＣ／ＤＣコンバータシステムには、上位制御部である統括制御部４０と、下位制御部であるコンバータ制御部４８が含まれる。

統括制御部４０は、異常確定処理部２０２及び制御指令決定処理部（コントロールコマンド決定処理部）２０４等として動作し、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ、通信処理部）２０６及び通信線３８を通じてコンバータ制御部４８及び補機１７と通信する。

異常確定処理部２０２は、１次電圧Ｖ１に基づき、１次電圧センサ異常確定処理を行い、処理結果の１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄ（１次電圧センサ異常確定時：Ｆｖ１ｄ＝オン、１次電圧センサ異常未確定時：Ｆｖ１ｄ＝オフ）を出力するとともに、接続器異常確定処理を行い、処理結果の接続器異常確定フラグＦｃｄ（接続器異常確定時：Ｆｃｄ＝オン、接続器異常未確定時：Ｆｃｄ＝オフ）を出力する。

異常確定処理部２０２には、１次電圧異常検知フラグＦｖ１がオンとなっている時間を異常確定時間Ｔｖｄとして計時する１次電圧異常確定タイマ２６８と、接続器１５の異常を確定する際に補機１７が動作状態でなく１次電圧Ｖ１が下限電圧閾値Ｖｔｈｂ（補機１７の動作が不可になる電圧値より低い電圧値）以下となっている時間を接続器異常検知時間Ｔｃｄとして計時する接続器異常確定タイマ（計時手段）２７２とを備える。なお、下限電圧閾値Ｖｔｈｂは、統括制御部４０が、１次電圧Ｖ１がこの値（Ｖｔｈｂ）より低い場合には、異常と認識する電圧であり、下限電圧閾値Ｖｔｈａ（Ｖｔｈａ＜Ｖｔｈｂ）は、１次電圧異常検知部２２４が、１次電圧センサＶ１により検出された１次電圧Ｖ１がこの値より（Ｖｔｈａ）低い場合には、異常と認識する電圧である。

制御指令決定処理部２０４は、制御指令ＣＣをコンバータ制御部４８に送出する。制御指令ＣＣには、ＤＣ／ＤＣコンバータ装置５０に１次電圧Ｖ１を制御値とする１次電圧制御（Ｖ１制御）指令と、２次電圧Ｖ２を制御値とする２次電圧制御（Ｖ２制御）指令と、オフ（ＯＦＦ：１次側１Ｓと２次側２Ｓとを直結させる）指令と、１次電圧制御の際の１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍの送出と、２次電圧制御の際の２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍの送出と、コンバータ動作許可フラグＦｃａｏ（許可時：Ｆｃａｏ＝オン、非許可時：Ｆｃａｏ＝オフ）の送出等が含まれる。

コンバータ制御部４８は、１次電圧制御部（Ｖ１制御部）２１１、２次電圧制御部（Ｖ２制御部）２１２、駆動デューティ１００％格納部２１４、切替器２１６、ゲート駆動信号発生部２２０、１次電圧異常検知部（Ｖ１異常検知部）２２４、ゲート遮断判断部２２６等として機能する他、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ、通信処理部）２２３及び入力インタフェース（入力Ｉ／Ｆ、入力処理部）２２５の機能を有する。

１次電圧異常検知部２２４は、１次電圧Ｖ１の異常検知を認知する際に、異常処理用の１次電圧Ｖ１ｘが下限閾値電圧Ｖｔｈａ（Ｖｔｈａ＜Ｖｔｈｂ）以下となっている時間を異常検知時間Ｔｓｄとして計時する異常検知タイマ（計時手段）２７０と、異常検知時間Ｔｓｄが異常継続時間閾値Ｔｔｈｄを超えたときに１次電圧異常検知フラグＦｖ１（異常検知時：Ｆｖ１＝オン、異常非検知時：Ｆｖ１＝オフ）及び１次電圧仮異常ゲート遮断フラグＦｉａｇ｛Ｆｉａｇは、１次電圧Ｖ１を検出する１次電圧センサ９１が仮に故障（異常）であると推定したときにオン（Ｆｉａｇ＝オン）とされ、仮に故障（異常）ではないと推定しているときにはオフ（Ｆｉａｇ＝オフ）とされる。｝を出力する。

異常処理用の１次電圧Ｖ１ｘは、１次電圧センサ９１により検出される１次電圧Ｖ１のＡＤ（アナログデジタル）変換値（ＡＤ値）である。

ゲート遮断判断部２２６は、１次電圧仮異常ゲート遮断フラグＦｉａｇと後述するコンバータ動作許可フラグＦｃｏａの内容に応じてゲート遮断信号Ｓｇｃをゲート駆動信号発生部２２０に出力する。

ゲート駆動信号発生部２２０は、ゲート遮断信号Ｓｇｃを受領したとき、全てのゲート駆動信号Ｓｇｄ（Ｓｇｄ＝ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）をオフ状態にする。

図５は、２次電圧制御部２１２の機能ブロック図を示している。２次電圧制御部２１２は、制御指令決定処理部２０４から供給される２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍと２次電圧センサ９２により検出される２次電圧Ｖ２の減算部２４０により算出される偏差ΔＶ２をＰＩＤ制御部（比例積分微分制御部）２４２で処理したＦ／Ｂ（フィードバック）項を算出する。

２次電圧制御部２１２は、また、１次電圧センサ９１により検出される１次電圧Ｖ１と２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍとから割算部２４６により比Ｖ１／Ｖ２ｃｏｍをＦ／Ｆ（フィードフォワード）項として算出する。

そして、加算部２５２によりＦ／Ｂ項とＦ／Ｆ項を加算して駆動デューティＴｏｎ／Ｔとしてゲート駆動信号発生部２２０に供給する。ゲート駆動信号発生部２２０は、この駆動デューティＴｏｎ／Ｔに基づき、ゲート駆動信号Ｓｇｄ（ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）を発生し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０に供給する。

なお、２次電圧制御部２１２は、１次電圧異常検知フラグＦｖ１がＦｖ１＝オン状態であるときには（１次電圧センサ９１の検出値である１次電圧Ｖ１を異常と推定したときには）、切替器２５０を駆動デューティ０％格納部２４８側に切り替えて、０［％］を読み出し、Ｆ／Ｆ項とする。この場合、偏差ΔＶ２のみによる２次電圧Ｖ２のＦ／Ｂ項のみによるフィードバック制御が行われる。

通常走行時は、２次電圧制御処理が実行される。この場合、統括制御部４０は、燃料電池１４の状態、バッテリ１２の状態、モータ１６の状態、及び補機１７の状態の他、各種センサ３６からの入力（負荷要求）に基づき決定した燃料電池車両１０の総負荷要求量から、燃料電池１４が負担すべき燃料電池分担負荷量（要求出力）と、バッテリ１２が負担すべきバッテリ分担負荷量（要求出力）と、回生電源が負担すべき回生電源分担負荷量の配分（分担）を調停しながら決定し、ＦＣ制御部４４、モータ制御部４６及びコンバータ制御部４８に指令を送出する。

コンバータ制御部４８の２次電圧制御部２１２では、上述したように、２次電圧センサ９２により検出される２次電圧Ｖ２が、統括制御部４０から受領した２次電圧指令値Ｖ２ｃｏｍとなるスイッチング素子の駆動デューティＴｏｎ／Ｔを算出する。

図６は、１次電圧制御部２１１の機能ブロック図を示している。１次電圧制御部２１１は、制御指令決定処理部２０４から供給される１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍと１次電圧センサ９１により検出される１次電圧Ｖ１の減算部２６０により算出される偏差ΔＶ１をＰＩＤ制御部（比例積分微分制御部）２６２で処理したＦ／Ｂ（フィードバック）項のみによるフィードバック制御を行う。

この１次電圧制御は、接続器１５の異常（開故障）発生時に実行され、１次電圧Ｖ１が、補機１７が正常動作する電圧に保持される。この１次電圧制御時には、２次電圧Ｖ２は制御されないが、燃料電池車両１０を燃料電池１４により走行させることができる。

Ｃ．動作説明
次に、この実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおける異常検知時制御方法の動作を、図７、図８、図９、図１０のフローチャート並びに図１１、図１２のタイムチャートを参照して説明する。

図７は、コンバータ制御部４８の１次電圧異常検知部により実行される１次電圧異常検知処理に係るフローを示している。

図８は、コンバータ制御部４８のゲート遮断判断部２２６により実行されるゲート遮断判断処理に係るフローを示している。

図９は、統括制御部４０の制御指令決定処理部２０４により実行される制御指令決定処理に係るフローを示している。

図１０は、統括制御部４０の異常確定処理部２０２により実行される接続器１５の開故障確定処理及び１次電圧センサ９１の検出異常（１次電圧センサ９１の故障）確定処理に係るフローを示している。

図１１は、１次電圧異常発生時（１次電圧センサ９１の故障発生時）の検知処理に係るタイムチャートを示している。

図１２は、接続器１５の開故障発生時の検知処理に係るタイムチャートを示している。

図１１の１次電圧センサ９１の故障発生時のタイムチャートについて概括的に説明する。時点ｔ１で１次電圧Ｖ１ｘが下限電圧閾値Ｖｔｈａより低下すると、その時点で異常検知タイマ２７０での異常検知時間Ｔｓｄの計時を開始し、時点ｔ２で異常検知時間Ｔｓｄが異常継続時間閾値Ｔｔｈｄになったとき、ゲート遮断信号Ｓｇｃをオン、１次電圧異常検知フラグＦｖ１をオン、１次電圧仮異常ケート遮断フラグＦｉａｇをオンにする（時点ｔ２）。統括制御部４０では、時点ｔ２で１次電圧異常確定タイマ２６８により１次電圧異常確定時間Ｔｖｄの計時を開始する。時点ｔ３で、統括制御部４０は、コンバータ動作許可フラグＦｃｏａをオフ（非許可）にする。時点ｔ２〜ｔ４間で、１次電圧センサ９１の異常（電圧検出異常）又は接続器１５の異常（開故障）を判断する。時点ｔ４で、１次電圧異常確定時間Ｔｖｄが１次電圧センサ異常継続時間閾値Ｔｔｈｃになったとき、１次電圧センサ９１の異常（故障）を確定し（１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄをオンにする。）、コンバータ動作許可フラグＦｃｏａをオン（許可）にする。この場合、１次電圧センサ９１の異常が原因で１次電圧Ｖ１が低下したとみなし、時点ｔ４以降ではＶ２制御を行う。

図１２の接続器１５の開故障発生時のタイムチャートについて概括的に説明する。

時点ｔ１１で、１次電圧Ｖ１が、下限電圧閾値Ｖｔｈｂより低下すると、その時点で１次電圧低下タイマ２７４で１次電圧低下時間Ｔｌｖの計時を開始し、時点ｔ１２で１次電圧低下時間Ｔｌｖが異常継続時間閾値Ｔｔｈａになったとき、コンバータ動作許可フラグＦｃｏａをオフ（非許可）にし、さらに、ゲート遮断信号Ｓｇｃをオンにする。時点ｔ１１〜ｔ１３間で、１次電圧センサ９１の異常（電圧検出異常）又は接続器１５の異常（開故障）を判断する。時点ｔ１３で、接続器異常検知時間Ｔｃｄが接続器異常継続時間閾値Ｔｔｈｂになったとき、接続器１５の異常（開故障）を確定し（接続器異常確定フラグＦｃｄをオンにする。）、コンバータ動作許可フラグＦｃｏａをオン（許可）にする。この場合、接続器１５が開放になっているので、補機１７を動作させるために、時点ｔ１３以降では、Ｖ１制御を行う。

次に、図７のフローチャートを参照して、コンバータ制御部４８の異常検知処理について説明する。

図７のステップＳ４１において、コンバータ制御部４８の１次電圧異常検知部２２４は、１次電圧異常検知フラグＦｖ１がオンであるかどうかを確認し、最初はオンではないのでステップＳ４２において、１次電圧Ｖ１ｘが下限電圧閾値Ｖｔｈａ以下であるかどうかを判断する。

１次電圧Ｖ１ｘが下限電圧閾値Ｖｔｈａを上回る値であった場合には、異常確定処理部２０２は、１次電圧異常検知フラグＦｖ１もオフであったことも考慮し（ステップＳ４１：ＮＯ）、１次電圧センサ９１を正常とみなし、ステップＳ４３において、異常検知タイマ２７０の異常検知時間Ｔｓｄをゼロ値にリセットする。

一方、ステップＳ４２において、１次電圧Ｖ１ｘが下限電圧閾値Ｖｔｈａより低い値であった場合には（図１１の時点ｔ１）、ステップＳ４４において、異常検知時間Ｔｓｄが異常継続時間閾値Ｔｔｈｄ以上（Ｔｓｄ≧Ｔｔｈｄ）であるかどうかを判断し、Ｔｓｄ＜Ｔｔｈｄであった場合には、ステップＳ４５において、異常検知時間Ｔｓｄを単位時間だけ増加させる（Ｔｓｄ←Ｔｓｄ＋１）。

ステップＳ４４において、異常検知時間Ｔｓｄが異常継続時間閾値Ｔｔｈｄ以上（Ｔｓｄ≧Ｔｔｈｄ）となった場合には、ステップＳ４６において、１次電圧異常検知フラグＦｖ１をオンにする（Ｆｖ１＝オン、図１１の時点ｔ２）。

次いで、ステップＳ４７において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっているかどうかを判断し、最初はオンになっていないので、ステップＳ４８において、１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄがオンになっているかどうかを判断し、最初はオンになっていないので、ステップＳ４９において、１次電圧仮異常ゲートフラグＦｉａｇをオンにする（図１１の時点ｔ２）。

ステップＳ４７において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっている場合には、ステップＳ５０において、１次電圧仮異常ゲートフラグＦｉａｇがオンになっているかどうかを判断する。

ステップＳ４７において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっていて、ステップＳ５０において、１次電圧仮異常ゲートフラグＦｉａｇがオンになっている場合には、ステップＳ５１において、１次電圧仮異常ゲート遮断フラグＦｉａｇをオフにするとともに、１次電圧異常検知フラグＦｖ１をオフにする。

ステップＳ４７において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオフになっていて、ステップＳ４８において、１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄがオンになっている場合には、さらにステップＳ５２において、１次電圧仮異常ゲートフラグＦｉａｇがオンになっているかどうかを判断し、オンになっている場合には、ステップＳ５３において、１次電圧仮異常ゲートフラグＦｉａｇをオフにする（図１１の時点ｔ４）。

図８のステップＳ６１の判断において、ゲート遮断判断部２２６は、コンバータ動作許可フラグＦｃｏａがオン（＝許可）かつ１次電圧仮異常ゲート遮断フラグＦｉａｇがオフの場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作を許可とするため、ステップＳ６２において、ゲート遮断信号Ｓｇｃをオフにする。また、ステップＳ６１の判断において、コンバータ動作許可フラグがオフ（＝非許可）又は１次電圧仮異常ゲート遮断フラグＦｉａｇがオンである場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の動作を非許可にするため、ステップＳ６３においてゲート遮断信号Ｓｇｃをオンにする。

次に、図１０のステップＳ２１において、異常確定処理部２０２は、１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄ及び接続器異常確定フラグＦｃｄがともにオフになっているかどうかを確認する。

１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄ及び接続器異常確定フラグＦｃｄがともにオフになっている場合には、ステップＳ２２において、異常確定処理部２０２は、補機１７が動作状態ではなく、かつ１次電圧Ｖ１が下限電圧閾値Ｖｔｈｂ以下（Ｖ１≦Ｖｔｈｂ）であるかどうかを判断する。

補機１７が動作状態であるか、１次電圧Ｖ１が下限電圧閾値Ｖｔｈｂを上回る値である場合には、接続器１５は閉じていて正常であると判断し、ステップＳ２３において、異常検知タイマ２７０の接続器異常検知時間Ｔｃｄをゼロ値にリセットする。

次いで、ステップＳ２４において、１次電圧異常検知フラグＦｖ１がオンになっているかどうかを判断し、オフになっている場合には、ステップＳ２５において、１次電圧異常確定タイマ２６８の異常確定時間Ｔｖｄをゼロ値にリセットする。

ステップＳ２４において、１次電圧異常検知フラグＦｖ１がオンになっている場合には、ステップＳ２６において、異常確定時間Ｔｖｄが異常継続時間閾値Ｔｔｈｃ以上になったかどうかを判断し、なっていない場合には、ステップＳ２７において、１次電圧異常確定時間Ｔｖｄを単位時間だけ増加させる（Ｔｖｄ←Ｔｖｄ＋１）。

ステップＳ２６において、異常確定時間Ｔｖｄが異常継続時間閾値Ｔｔｈｃ以上になったと判断した場合、１次電圧センサ９１が異常（故障）であると判断し、ステップＳ２８において、１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄをオンにし、１次電圧センサ９１の異常（故障）を確定する。

上述したステップＳ２２において、異常確定処理部２０２は、補機１７が動作状態ではなく、かつ１次電圧Ｖ１が下限電圧閾値Ｖｔｈｂ以下（Ｖ１≦Ｖｔｈｂ）である場合には、ステップＳ２８において、接続器異常確定タイマ２７２で計時している接続器異常検知時間Ｔｃｄが接続器異常継続時間閾値Ｔｔｈｂ以上（Ｔｃｄ≧Ｔｔｈｂ）となっているかどうかを判断し、なっていない場合には、ステップＳ２９において、接続器異常検知時間Ｔｃｄを単位時間だけ増加させる（Ｔｃｄ←Ｔｃｄ＋１）。

ステップＳ２８において、接続器異常確定タイマ２７２で計時している接続器異常検知時間Ｔｃｄが接続器異常継続時間閾値Ｔｔｈｂ以上となった場合には、ステップＳ３０において、接続器異常確定フラグＦｃｄをオンにする（Ｆｃｄ＝オン）。これにより、接続器１５の異常（開故障）が確定する。

次に、図９のステップＳ１において、制御指令決定処理部２０４は、異常処理用の１次電圧Ｖ１が下限電圧閾値Ｖｔｈｂ以下かどうかを判断する。

ステップＳ１において、Ｖ１＞Ｖｔｈｂである場合には、１次電圧センサ９１は正常と判定し、ステップＳ２において、異常確定処理部２０２は、１次電圧低下タイマ２７４の１次電圧低下時間Ｔｌｖ（計時値）を０値にする。

次いで、ステップＳ３において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっているかどうかを判断し、オフになっている場合には、１次電圧センサ９１が正常であることも考慮して、ステップＳ４において、制御指令ＣＣをＶ２制御とし（ＣＣ←Ｖ２制御）、かつコンバータ動作許可フラグＦｃｏａを許可（Ｆｃｏａ＝オン）としてゲート遮断判断部２２６に送出する。

なお、ステップＳ３において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっている場合には、１次電圧センサ９１が正常であることを考慮して、ステップＳ５において、制御指令ＣＣをＶ１制御とし（ＣＣ←Ｖ１制御）、かつコンバータ動作許可フラグＦｃｏａを許可（Ｆｃｏａ＝オン）としてゲート遮断判断部２２６に送出する。

ステップＳ１の異常確定処理部２０２による判断において、Ｖ１≦Ｖｔｈｂである場合には、１次電圧低下タイマ２７４による１次電圧低下時間Ｔｌｖの計時を開始させ（継続させ）、ステップＳ６において１次電圧低下時間Ｔｌｖが１次電圧センサ異常継続時間閾値Ｔｔｈａ以上となったかどうかを判断する（Ｔｌｖ≧Ｔｔｈａ）。

ステップＳ６の判断が否定的である場合には、ステップＳ７において、１次電圧低下時間Ｔｌｖの計時時間を単位時間だけ増加させる（Ｔｌｖ←Ｔｌｖ＋１）。

ステップＳ６において、１次電圧低下時間Ｔｌｖが異常継続時間閾値Ｔｔｈａ以上になった場合には、ステップＳ８において、異常確定処理部２０２は、１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄがオンになっているか（確定しているか）どうかを判断し、１次電圧センサ異常確定フラグＦｖｌｄ＝オンになっていた場合には、１次電圧Ｖ１が低下している原因が１次電圧センサ９１の異常（故障）によるものと推定して、ステップＳ４での２次電圧制御を開始する（図１１の時点ｔ４）。

ステップＳ８において、１次電圧センサ異常確定フラグＦｖ１ｄがオンになっていなかった場合（Ｆｖ１ｄ＝オフ）には、ステップＳ９において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっているか（確定しているか）どうかを判断し、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっている場合には、１次電圧低下の原因が接続器１５の開故障異常であるものと判断して、ステップＳ１０において、制御指令決定処理部２０４は、制御指令ＣＣとしてＶ１制御指令と１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍを１次電圧制御部２１１に送出し、かつコンバータ動作許可フラグＦｃｏａを許可（Ｆｃｏａ＝オン）としてゲート遮断判断部２２６に送出する。ゲート遮断判断部２２６は、ゲート遮断信号Ｓｇｃをオフにしてゲート駆動信号発生部２２０に送出する。

この場合、図６に示した１次電圧制御部２１１により１次電圧フィードバック制御による駆動デューティによりゲート駆動信号発生部２２０からゲート駆動信号Ｓｇｄが発生され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍを制御値とするＶ１制御で動作する（図１２の時点ｔ１３）。したがって、接続器１５が開故障を起こした場合においても、１次側１Ｓの１次電圧Ｖ１が１次電圧指令値Ｖ１ｃｏｍに保持されるので、補機１７は正常動作する。

ステップＳ９において、接続器異常確定フラグＦｃｄがオンになっていない場合には、ステップＳ１１において、制御指令決定処理部２０４は、制御指令ＣＣをオフとして切替器２１６に送出するとともに、コンバータ動作許可フラグＦｃｏａをオフにしてゲート遮断判断部２２６に送出する。ゲート遮断判断部２２６は、ゲート遮断信号Ｓｇｃをオンにしてゲート駆動信号発生部２２０に送出する。

以上説明したように上述した実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータシステムは、第１電力装置としての高圧のバッテリ１２から接続器である接続器１５を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ２０の１次側１Ｓに接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０の２次側２Ｓが第２電力装置としての燃料電池１４に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおいて、１次側１Ｓに接続され１次電圧Ｖ１を検出する１次電圧センサ９１と、２次側２Ｓに接続され２次電圧Ｖ２を検出する２次電圧センサ９２と、１次電圧センサ９１により検出された１次電圧Ｖ１が、異常と判定する下限閾値Ｖｔｈｂより低下したときに、接続器１５の異常（開故障）か１次電圧Ｖ１を検出する１次電圧センサ９１の異常かを判別し、判別結果に応じて１次電圧Ｖ１及び（又は）２次電圧Ｖ２に基づきＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御する制御部としてのコンバータ制御部４８と統括制御部４０と、を備える。

このように、１次電圧Ｖ１が異常に低下したときに、バッテリ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ２０とを接続する接続器１５の異常（開故障）か、１次電圧Ｖ１を検出する１次電圧センサ９１の異常かを判別し、判別結果に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御するようにしているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０をより適切に制御することができる。

なお、１次電圧センサ９１の検出異常であると判別したときには、２次電圧Ｖ２に基づきＤＣ／ＤＣコンバータ２０を制御するので、燃料電池車両１０の制御に支障とはならない。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、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。

１０…燃料電池車両 １１…燃料電池システム
１２…バッテリ １４…燃料電池
１５…接続器 １６…モータ
２０…ＤＣ／ＤＣコンバータ ４０…統括制御部
４８…コンバータ制御部 ９１…１次電圧センサ

Claims (5)

1. 第１電力装置が接続器を通じて補機に接続されると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側が第２電力装置及び負荷に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおいて、
   前記１次側に接続され、１次電圧を検出する１次電圧センサと、
   前記２次側に接続され、２次電圧を検出する２次電圧センサと、
   制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   通常時には、前記２次電圧センサにより検出される２次電圧検出値が、２次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、前記１次電圧センサにより検出された１次電圧検出値が、異常と判定する下限閾値より低下したときに、前記接続器の開故障異常か前記１次電圧検出値を検出する前記１次電圧センサの異常かを判別し、前記接続器の開故障異常と判別したときには、前記１次電圧センサにより検出される前記１次電圧検出値が、前記補機が正常動作する１次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータシステム。
2. 請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおいて、
   前記制御部は、
   前記１次電圧センサにより検出された前記１次電圧検出値が、異常と判定する前記下限閾値より低下したときに、前記接続器の開故障異常か前記１次電圧検出値を検出する前記１次電圧センサの異常かを判別するとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を非許可とする
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータシステム。
3. 請求項１又は２記載のＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおいて、
   前記下限閾値は、前記補機の動作が不可になる電圧値より低い電圧値に設定される
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータシステム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおいて、
   前記制御部は、
   前記１次電圧センサの異常であると判別したときには、前記２次電圧センサにより検出される前記２次電圧検出値が、前記２次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を継続する
   ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータシステム。
5. 第１電力装置が接続器を通じて補機に接続されると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側に接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側が第２電力装置及び負荷に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおける異常検知時制御方法において、
   前記１次側の電圧である１次電圧を検出する過程と、
   前記２次側の電圧である２次電圧を検出する過程と、
   通常時には、２次電圧検出値が、２次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御し、１次電圧検出値が、異常と判定する下限閾値より低下したときに、前記接続器の開故障異常か電圧検出異常かを判別し、前記接続器の開故障異常と判別したときには、前記１次電圧検出値が、前記補機が正常動作する１次電圧指令値となるよう前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する過程と、
   を有することを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータシステムにおける異常検知時制御方法。

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