JP7056393B2 - 電圧変換器 - Google Patents

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本明細書が開示する技術は、電圧変換器に関する。特に、出力電圧が電圧上限値を上回ったときにエラー処理を実行する電圧変換器に関する。
電圧変換器は、出力電圧が所定の目標電圧に一致するようにフィードバック制御される。例えば、特許文献１には、出力電圧を計測する電圧センサを備えている電圧変換器が開示されている。電圧変換器のコントローラは、目標電圧と計測された出力電圧との電圧差がゼロとなるようにフィードバック制御を行う。説明の便宜上、以下では、電圧変換を行う回路（電圧変換回路）を主回路と称する場合がある。即ち、電圧変換器は、電圧変換を行う主回路と、主回路を制御するコントローラを備えている。
特開２００５－１６８１２９号公報
電圧変換器では、フィードバック制御とは別に、故障対策として、出力電圧が所定の電圧上限値を上回ったらエラー処理を行うように構成されている場合がある。典型的なエラー処理は、主回路を停止する処理である。信頼性を高めるため、出力電圧を計測するために２個の電圧センサを備える場合がある。一方の電圧センサ（第１電圧センサ）はフィードバック制御に用いられ、他方の電圧センサ（第２電圧センサ）は、過電圧監視に用いられる。
一方、電圧センサの計測値には、計測誤差が含まれ得る。２個の電圧センサの夫々の計測誤差が積み重なると、次の不都合が生じ得る。説明の便宜上、第１電圧センサの計測値を記号「Ｖｓ１」で表し、第２電圧センサの計測値を記号「Ｖｓ２」で表す。出力電圧の真値を記号「Ｖｏｕｔ」で表す。第１電圧センサの誤差を記号「ｅ１」で表し、第２電圧センサの誤差を記号「ｅ２」で表す。フィードバック制御の目標電圧を記号「ＶＬＯ」で表す。さらに、過電圧防止用の電圧上限値を記号「Ｖｘ」で表す。また、第１電圧センサの公差を記号「｜ｅ１｜」で表し、第２電圧センサの公差を記号「｜ｅ２｜」で表す。
電圧変換器のコントローラは、出力電圧Ｖｏｕｔと目標電圧ＶＬＯの差がゼロとなるように、主回路を制御する。コントローラは、第１電圧センサの計測値Ｖｓ１をフィードバック制御に用いる。第１電圧センサの計測値Ｖｓ１には誤差ｅ１が含まれ得る。第１電圧センサの誤差ｅ１の最大値が公差｜ｅ１｜である。第１電圧センサの計測値Ｖｓ１は、誤差ｅ１が最も大きい場合、「Ｖｏｕｔ－｜ｅ１｜」を示し得る。コントローラは、［ＶＬＯ－Ｖｓ１］がゼロとなるようにフィードバック制御を実行するから、計測値Ｖｓ１＝Ｖｏｕｔ－｜ｅ１｜の場合、実際の出力電圧Ｖｏｕｔは、（ＶＬＯ＋｜ｅ１｜）となる。
一方、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２にも誤差ｅ２が含まれ得る。誤差の最大値は公差｜ｅ２｜である。従って、Ｖｏｕｔ＝ＶＬＯ＋｜ｅ１｜のとき、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２は、誤差が最も大きい場合、Ｖｓ２＝Ｖｏｕｔ＋｜ｅ２｜＝ＶＬＯ＋｜ｅ１｜＋｜ｅ２｜を示し得る。目標電圧ＶＬＯと電圧上限値Ｖｘが近い場合、実際の出力電圧Ｖｏｕｔは電圧上限値Ｖｘを超えていないにも関わらず、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２（＝ＶＬＯ＋｜ｅ１｜＋｜ｅ２｜）が電圧上限値Ｖｘを超えてしまうことが起こり得る。第２電圧センサの計測値Ｖｓ２をモニタしているコントローラは、出力電圧が電圧上限値Ｖｘを超えたと判断し、エラー処理を実行してしまう。
実際の出力電圧Ｖｏｕｔが電圧上限値Ｖｘを超えていないのに、２個の電圧センサの誤差（公差｜ｅ１｜、｜ｅ２｜）が重なってエラー処理が実行されるのは好ましくない。本明細書は、フィードバック用と過電圧監視用の２個の電圧センサを備える電圧変換器に関し、２個の電圧センサの誤差が積み重なることによる不都合を回避する技術を提供する。
本明細書が開示する電圧変換器は、電圧変換回路（主回路）と、電圧変換回路の出力電圧を計測する第１電圧センサ及び第２電圧センサと、コントローラを備えている。コントローラは、目標電圧ＶＬＯと第１電圧センサの計測値Ｖｓ１との電圧差がゼロとなるように電圧変換回路をフィードバック制御する。目標電圧ＶＬＯは、典型的には上位コントローラから与えられる。また、コントローラは、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が所定の電圧上限値Ｖｘを上回った場合に所定のエラー処理を実行する。コントローラは、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘよりも低い電圧閾値Ｖｔｈを上回っている間は、目標電圧ＶＬＯをそれよりも低い値に補正する。別言すれば、コントローラは、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘよりも低い電圧閾値Ｖｔｈを上回っている間は目標電圧から所定のオフセット電圧Ｖｏｆｆを減じた補正目標電圧ＶＬＯｃと第１電圧センサの計測値Ｖｓ１の電圧差がゼロとなるように電圧変換回路をフィードバック制御する。なお、記号「Ｖｔｈ」が、電圧閾値を表す。
本明細書が開示する技術は、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘに近づいたら、目標電圧ＶＬＯを補正目標電圧ＶＬＯｃ（＝ＶＬＯ－Ｖｏｆｆ）に補正する。目標電圧ＶＬＯを下げることで、実際の出力電圧Ｖｏｕｔは本来の目標電圧ＶＬＯよりも下がってしまう可能性がある。しかし、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が誤差の積み重ねによって電圧上限値Ｖｘを超えてしまうことが回避される。第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈよりも低いときには、目標電圧は修正されないので、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＬＯに一致するように制御される。
オフセット電圧Ｖｏｆｆは、典型的には、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２から電圧閾値Ｖｔｈを減じた値に設定されていると良い。即ち、コントローラは、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回っているとき、目標電圧ＶＬＯをＶＬＯｃ（＝Ｖｓ２－Ｖｔｈ）に変更するように構成されているとよい。そうすれば、第１電圧センサを使ったフィードバック制御によって電圧差がゼロになったとき、実際の出力電圧Ｖｏｕｔは、電圧上限値Ｖｘを超えることはない。
電圧閾値Ｖｔｈは、典型的には、電圧上限値Ｖｘから第２電圧センサの計測公差｜ｅ２｜を減じた値に設定されているとよい。この場合、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が実際の出力電圧よりも公差｜ｅ２｜だけ大きかったとしても、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２は、Ｖｓ２＝Ｖｘ－｜ｅ２｜－ｅ２となる（式の導出は実施例にて説明する）。即ち、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２は、電圧上限値Ｖｘよりも低い値に抑えられる。目標電圧ＶＬＯを下げることで第２電圧センサの計測値Ｖｓ２も下がるので、第２電圧センサの計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを超えてしまうことが回避される。即ち、２個の電圧センサの誤差の積み重ねに起因してエラー処理が実行されてしまうことが回避される。
先に述べたように、エラー処理は、典型的には、電圧変換回路を停止する処理である。あるいは、エラー処理は、電圧変換回路の出力の上限を制限する処理であってもよい。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
第１実施例の電圧変換器の制御ブロック図である。 コントローラが実行する処理のフローチャートである。 第２実施例の電圧変換器の制御ブロック図である。
（第１実施例）図面を参照して第１実施例の電圧変換器２を説明する。図１に、第１実施例の電圧変換器２の制御ブロック図を示す。電圧変換器２は、入力電圧Ｖｉｎを、目標電圧ＶＬＯまで変圧する装置である。目標電圧ＶＬＯは、不図示の上位コントローラから与えられる。
電圧変換器２は、電圧変換回路３と、コントローラ１０と、２個の電圧センサ（第１電圧センサ４、第２電圧センサ５）を備えている。電圧変換回路３は、電圧を変換する主回路である。電圧変換回路３は、スイッチング素子とリアクトルで構成される非絶縁型コンバータであり、スイッチング素子の制御によって、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの比を調整することができる。以下では、説明の便宜上、電圧変換回路３を主回路３と表記する。
コントローラ１０は、いくつかのブロックで構成される。コントローラ１０は、フィードバック制御ブロック１６、目標電圧補正ブロック１２、過電圧監視ブロック１７を備えている。コントローラ１０は、ほかに、減算器１４、１５、オフセット出力ブロック１３、スイッチＳ１を備えている。なお、過電圧監視ブロック１７以外のブロックは、ＣＰＵ（中央演算装置）とプログラム（ソフトウエア）で実現される。過電圧監視ブロック１７は、衝突時などの非常事態であっても確実に動作することが要求されるため、ソフトウエアではなく、ハードウエアで実現されている。
フィードバック制御ブロック１６は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＬＯに追従するように主回路３を制御するブロックである。フィードバック制御ブロック１６は、第１電圧センサ４の計測値Ｖｓ１と目標電圧ＶＬＯの電圧差ｄＶ（＝ＶＬＯ－Ｖｓ１）がゼロに収束するように、主回路３を制御する。「主回路３を制御する」とは、主回路３に含まれるスイッチング素子を所定のデューティ比で駆動することを意味する。フィードバック制御ブロック１６は、計測値Ｖｓ１が目標電圧ＶＬＯよりも低い場合はデューティ比を高くし、計測値Ｖｓ１が目標電圧ＶＬＯよりも高い場合はデューティ比を低くする。具体的には、フィードバック制御ブロック１６には、目標電圧ＶＬＯと第１電圧センサ４の計測値Ｖｓ１との電圧差ｄＶがゼロに収束するようにＰＩＤ制御アルゴリズムが組まれている。
目標電圧ＶＬＯと第１電圧センサ４の計測値Ｖｓ１の電圧差ｄＶは、減算器１４によって得られる。減算器１４の結果がフィードバック制御ブロック１６に入力される。
先に述べたように、目標電圧ＶＬＯは不図示の上位コントローラから与えられる。コントローラ１０では、特定の条件が成立すると、目標電圧ＶＬＯを補正目標電圧ＶＬＯｃ（＝ＶＬＯ－Ｖｏｆｆ）に補正する。目標電圧ＶＬＯが補正された場合、フィードバック制御ブロック１６は、第１電圧センサ４の計測値Ｖｓ１が補正目標電圧ＶＬＯｃに追従するように、主回路３を制御する。すなわち、フィードバック制御ブロック１６は、電圧差ｄＶ（＝ＶＬＯｃ－Ｖｓ１）がゼロに収束するように、主回路３を制御する。
特定の条件とは、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２が所定の電圧閾値Ｖｔｈを上回ることである。特定の条件が成立するか否かは、目標電圧補正ブロック１２が判断する。目標電圧補正ブロック１２には、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２が入力される。目標電圧補正ブロック１２は、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回ると、スイッチＳ１を閉じ、オフセット出力ブロック１３を減算器１５に接続する。オフセット出力ブロック１３は、オフセット電圧Ｖｏｆｆを生成する。オフセット出力ブロック１３が減算器１５に接続されると、減算器１５にて、上位コントローラから送られる目標電圧ＶＬＯからオフセット電圧Ｖｏｆｆが減算される。即ち、目標電圧ＶＬＯが補正目標電圧ＶＬＯｃ（＝ＶＬＯ－Ｖｏｆｆ）に補正される。
第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２は、過電圧監視ブロック１７にも入力される。過電圧監視ブロック１７は、計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを上回ると、主回路３を停止する。
オフセット電圧Ｖｏｆｆは、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２から電圧閾値Ｖｔｈを減じた値に設定される。計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回っているときに、オフセット電圧Ｖｏｆｆ（＝Ｖｓ２－Ｖｔｈ）が使われるので、オフセット電圧Ｖｏｆｆは小さい正値に設定される。
また、電圧閾値Ｖｔｈは、電圧上限値Ｖｘから第２電圧センサ５の計測公差｜ｅ２｜を減じた値に設定されている。公差｜ｅ２｜は、第２電圧センサ５の計測誤差の想定される最大値を意味する。プラス側の誤差とマイナス側の誤差が存在し得るが、公差はその絶対値で表される。なお、後述する第１電圧センサ４の公差｜ｅ１｜は、第１電圧センサ４の計測誤差の想定される最大値（絶対値）を意味する。
第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回ったときに目標電圧ＶＬＯを補正する処理の効果について説明する。第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２には、最大で公差｜ｅ２｜の大きさの誤差が含まれ得る。また、第１電圧センサ４の計測値Ｖｓ１にも、最大で公差｜ｅ１｜の大きさの誤差が含まれ得る。フィードバック制御ブロック１６は、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧ＶＬＯに一致するように主回路３を制御する。しかし、フィードバック制御ブロック１６は、第１電圧センサ４を使って出力電圧Ｖｏｕｔを知ることになり、第１電圧センサ４の計測値Ｖｓ１には誤差が含まれる。計測値Ｖｓ１に公差｜ｅ１｜の大きさの誤差が含まれている場合、計測値Ｖｓ１が目標電圧ＶＬＯに一致するように制御されると、実際の出力電圧Ｖｏｕｔは、誤差が最も大きい場合で電圧ＶＬＯ＋｜ｅ１｜となる（Ｖｏｕｔ＝ＶＬＯ＋｜ｅ１｜）。
第２電圧センサ５も出力電圧Ｖｏｕｔを計測している。第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２に公差｜ｅ２｜の誤差が含まれている場合、計測値Ｖｓ２は、最大でＶｏｕｔ＋｜ｅ２｜を示し得る。先に述べたように、第１電圧センサ４を用いたフィードバック制御により、実際の出力電圧Ｖｏｕｔは、「ＶＬＯ＋｜ｅ１｜」を示し得る。従って、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２は、第１電圧センサ４の誤差が重なった場合、Ｖｓ２＝ＶＬＯ＋｜ｅ１｜＋｜ｅ２｜を示し得る。
一方、過電圧監視ブロック１７は、計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを上回ると、主回路３を停止する。電圧（ＶＬＯ＋｜ｅ１｜＋｜ｅ２｜）が電圧上限値Ｖｘを超えている場合、現実の出力電圧ＶｏｕｔはＶＬＯ＋｜ｅ１｜（＜電圧上限値Ｖｘ）であるにも関わらず、誤差の積み重ねにより、過電圧監視ブロック１７は出力電圧Ｖｏｕｔが電圧上限値Ｖｘを上回ったと判断してしまうおそれがある。その結果、現実の出力電圧ＶｏｕｔはＶＬＯ＋｜ｅ１｜（＜電圧上限値Ｖｘ）であるにも関わらず、エラー処理が実行されてしまう。
第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈ（＝Ｖｘ－｜ｅ２｜）を上回った場合に目標電圧ＶＬＯを補正目標電圧ＶＬＯｃ（＝ＶＬＯ－（Ｖｓ２－Ｖｔｈ））に変更することにより、フィードバック制御の結果の実際の出力電圧Ｖｏｕｔは下がる。具体的には、出力電圧Ｖｏｕｔは、次の（数式１）のようになる。
Ｖｏｕｔ＝ ＶＬＯｃ＋ｅ１
＝（ＶＬＯ－（Ｖｓ２－Ｖｔｈ））＋ｅ１
＝（ＶＬＯ－（ＶＬＯ＋｜ｅ１｜＋｜ｅ２｜－Ｖｔｈ））＋ｅ１
＝ ＶＬＯ－ＶＬＯ－｜ｅ１｜－｜ｅ２｜＋Ｖｔｈ＋ｅ１
＝ Ｖｔｈ－｜ｅ２｜－｜ｅ１｜＋ｅ１
＝ （Ｖｘ－｜ｅ２｜）－｜ｅ２｜－｜ｅ１｜＋ｅ１ （数式１）
このとき、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２は、次の（数式２）のようになる。
Ｖｓ２＝Ｖｏｕｔ＋ｅ２
＝（Ｖｘ－｜ｅ２｜）－｜ｅ２｜－｜ｅ１｜＋ｅ１＋ｅ２
＝ Ｖｘ－２｜ｅ２｜＋ｅ２－｜ｅ１｜＋ｅ１ （数式２）
従って、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈ（＝Ｖｘ－｜ｅ２｜）を上回った場合、目標電圧ＶＬＯを上記の通り補正することで、第２電圧センサ５の計測値が電圧上限値Ｖｘを超えることはない。
コントローラ１０が実行する処理を、図２のフローチャートを使って改めて説明する。図２のフローチャートには、目標電圧ＶＬＯの補正処理と、過電圧監視処理は含まれているが、フィードバック制御は含まれていない。フィードバック制御は、図２の処理とは別に、定期的に実行される。コントローラ１０は、主回路３が動作している間、図２の処理を定期的に実行する。
コントローラ１０は、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２を取得する（ステップＳ２）。次いでコントローラ１０は、計測値Ｖｓ２と電圧閾値Ｖｔｈを比較する（ステップＳ３）。計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回っていない場合、コントローラ１０は、スイッチＳ１を開く（ステップＳ３：ＮＯ、Ｓ５）。なお、ステップＳ５が実行される前にスイッチＳ１が開いている場合は、コントローラ１０は何もしないでよい。
一方、計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回っている場合、コントローラ１０は、スイッチＳ１を閉じる（ステップＳ３：ＹＥＳ、Ｓ４）。スイッチＳ１を閉じると、オフセット出力ブロック１３が減算器１５に接続され、目標電圧ＶＬＯからオフセット電圧Ｖｏｆｆが減じられる。即ち、目標電圧ＶＬＯが補正目標電圧ＶＬＯｃ（＝ＶＬＯ－Ｖｏｆｆ）に補正される。なお、先に述べたように、オフセット電圧Ｖｏｆｆ＝Ｖｓ２2－Ｖｔｈである。
続いて、コントローラ１０は、取得した計測値Ｖｓ２を電圧上限値Ｖｘと比較する（ステップＳ６）。計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを超えていた場合、コントローラ１０は、主回路３を停止する（ステップＳ６：ＹＥＳ、Ｓ７）。ステップＳ６、Ｓ７の処理は、コントローラ１０の過電圧監視ブロック１７によって実行される。図示は省略しているが、ステップＳ７の処理（主回路３の停止）が実行された場合、車両で異常が発生した場合の他の対応処理も実行される。対応処理には、例えば、異常発生のメッセージを上位のコントローラに通知する処理が含まれる。
計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを超えていない場合（Ｓ６：ＮＯ）は、コントローラ１０は、処理を終了する。
先に述べたように、フィードバック制御は図２の処理とは別に定期的に実行されている。ステップＳ４の処理によって目標電圧が補正されると、フィードバック制御の目標値が目標電圧ＶＬＯから補正目標電圧ＶＬＯｃ（＝ＶＬＯ－Ｖｏｆｆ）に変更される。その結果、フィードバック制御ブロック１６は、第１電圧センサ４の計測値Ｖｓ１と補正目標電圧ＶＬＯｃとの電圧差がゼロに収束するように主回路３を制御する。なお、オフセット電圧Ｖｏｆｆは、第２電圧センサ５の計測値Ｖｓ２から電圧閾値Ｖｔｈを減じた値である。即ち、補正目標電圧ＶＬＯｃ＝ＶＬＯ－Ｖｓ２＋Ｖｔｈである。この場合、電圧差がゼロに収束すると、先に述べたように、出力電圧Ｖｏｕｔは、Ｖｏｕｔ＝（Ｖｘ－｜ｅ２｜）－ｅ２となる。目標電圧を補正することにより、誤差の積み重ねに起因する過電圧監視ブロック１７の誤判断が防止される。
（第２実施例）図３を参照して第２実施例の電圧変換器２ａを説明する。図３は、第２実施例の電圧変換器２ａのブロック図である。電圧変換器２ａは、主回路３、コントローラ１０ａ、第１電圧センサ４ａ、第２電圧センサ５ａを備えている。第２実施例の電圧変換器２ａの機能は、第１実施例の電圧変換器２の機能と同じである。
主回路３は、第１実施例の電圧変換器２の主回路と同じ構成を有しており、入力された電圧（入力電圧Ｖｉｎ）を、所定の比で変圧して出力する。主回路３の出力電圧Ｖｏｕｔは、第１電圧センサ４ａと第２電圧センサ５ａで計測される。第１電圧センサ４ａは、２個の抵抗４１、４２で構成されている。２個の抵抗４１、４２は、主回路３の出力線とグランドとの間で直列に接続されている。２個の抵抗４１、４２の直列接続の中点４３が、第１電圧センサ４ａの出力端に相当する。即ち、第１電圧センサ４ａは、主回路３の出力電圧Ｖｏｕｔを所定の電圧比で分圧し、その分圧を出力する。第１電圧センサ４ａの出力（第１電圧センサ４ａの計測値Ｖｓ１）は、コントローラ１０ａに入力される。
第２電圧センサ５ａは、第１電圧センサ４ａと同じ構成を有しており、２個の抵抗５１、５２で構成されている。２個の抵抗５１、５２は、主回路３の出力線とグランドとの間で直列に接続されている。２個の抵抗５１、５２の直列接続の中点５３が、第２電圧センサ５ａの出力端に相当する。第２電圧センサ５ａは、主回路３の出力電圧Ｖｏｕｔを所定の電圧比で分圧し、その分圧を出力する。第２電圧センサ５ａの出力（第２電圧センサ５ａの計測値Ｖｓ２）も、コントローラ１０ａに入力される。コントローラ１０ａには、不図示の上位コントローラから、目標電圧ＶＬＯが入力される。
コントローラ１０ａは、フィードバック制御ブロック１６ａと過電圧監視ブロック１７ａで構成される。フィードバック制御ブロック１６ａは、ＣＰＵ（中央演算装置）とメモリを備えており、メモリに格納されたプログラムはＣＰＵが実行する。フィードバック制御ブロック１６ａは、第２電圧センサ５ａの計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを下回っている場合には、第１電圧センサ４ａの計測値Ｖｓ１が目標電圧ＶＬＯに一致するように主回路３をフィードバック制御する。
フィードバック制御ブロック１６ａは、第２電圧センサ５ａの計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回っている場合には、目標電圧ＶＬＯを補正する。具体的にはフィードバック制御ブロック１６ａは、目標電圧ＶＬＯからオフセット電圧Ｖｏｆｆを減じた値を補正目標電圧ＶＬＯｃとする。フィードバック制御ブロック１６ａは、第１電圧センサ４ａの計測値Ｖｓ１が補正目標電圧ＶＬＯｃに一致するように主回路３をフィードバック制御する。オフセット電圧Ｖｏｆｆは、第２電圧センサ５ａの計測値Ｖｓ２から電圧閾値Ｖｔｈを現在値に設定されている。
過電圧監視ブロック１７ａは、第２電圧センサ５ａの計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを上回ったら、主回路３を停止する。過電圧監視ブロック１７ａは、ＣＰＵとプログラムで実現されるのではなく、全てハードウエアで実現されている。過電圧監視ブロック１７ａは、例えば、コンパレータと増幅器などで構成される。
第２実施例の電圧変換器２ａは、第１実施例の電圧変換器２と同じように動作する。電圧変換器２ａは、過電圧監視ブロック１７ａがハードウエアで構成されているので、処理速度が速い。また、電圧変換器２ａの第１電圧センサ４ａと第２電圧センサ５ａは、それぞれ、２個の抵抗で構成されている。第１電圧センサ４ａと第２電圧センサ５ａは、構造がシンプルであり、安価に実現することができる。
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の電圧変換器２（２ａ）のコントローラ１０（１０ａ）は、第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈよりも低い場合は、第１電圧センサ４（４ａ）の計測値Ｖｓ１が目標電圧ＶＬＯに一致するようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御により、出力電圧Ｖｏｕｔは、第１電圧センサ４の公差｜ｅ１｜の範囲で目標電圧ＶＬＯに追従する。電圧閾値Ｖｔｈは、電圧上限値Ｖｘよりも低い値に設定されている。具体的には電圧閾値Ｖｔｈは、電圧上限値Ｖｘから第２電圧センサ５（５ａ）の計測公差｜ｅ２｜だけ低い値に設定されている（Ｖｔｈ＝Ｖｘ－｜ｅ２｜）。第１電圧センサ４（４ａ）の公差｜ｅ１｜と第２電圧センサ５（５ａ）の公差｜ｅ２｜はほぼ等しい。それゆえ、第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを下回っている間、第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを超えることはない。
コントローラ１０（１０ａ）は、第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２が電圧閾値Ｖｔｈを上回っている場合は、目標電圧ＶＬＯをそれよりも低い補正目標電圧ＶＬＯｃ（＝ＶＬＯ－Ｖｏｆｆ）に補正する。目標電圧が低くなるので、実際の出力電圧Ｖｏｕｔも低くなる。その結果、第２電圧センサ５（５ａ）の誤差を含む計測値Ｖｓ２も低くなる。従って、第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２が誤差に起因して電圧上限値を超えてしまうことが避けられる。
オフセット電圧Ｖｏｆｆは、計測値Ｖｓ２から電圧閾値Ｖｔｈを減じた値に設定されている（Ｖｏｆｆ＝Ｖｓ２－Ｖｔｈ）。即ち、補正目標電圧ＶＬＯｃ＝ＶＬＯ－Ｖｏｆｆ＝ＶＬＯ－（Ｖｓ２－Ｖｘ）である。（数式１）で示したように、このとき、出力電圧Ｖｏｕｔ＝（Ｖｘ－｜ｅ２｜）－ｅ２となる。第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２に公差｜ｅ２｜が含まれるとしても、第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２は、電圧上限値Ｖｘを超えることはない。
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。過電圧監視ブロック１７（１７ａ）が実行する処理（図２のステップＳ３、Ｓ４の処理）が、エラー処理の一例に相当する。第２電圧センサ５（５ａ）の計測値Ｖｓ２が電圧上限値Ｖｘを上回ったときのエラー処理として、主回路３の出力を制限してもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
２、２ａ：電圧変換器
３：電圧変換回路（主回路）
４、４ａ：第１電圧センサ
５、５ａ：第２電圧センサ
１０、１０ａ：コントローラ
１２：目標電圧補正ブロック
１３：定数出力ブロック
１４、１５：減算器
１６、１６ａ：フィードバック制御ブロック
１７、１７ａ：過電圧監視ブロック
Ｓ１：スイッチ

Claims (2)

  1. 電圧変換回路と、
    前記電圧変換回路の出力電圧を計測する第１電圧センサ及び第２電圧センサと、
    目標電圧と前記第１電圧センサの計測値との電圧差がゼロとなるように前記電圧変換回路をフィードバック制御するとともに、前記第２電圧センサの計測値が所定の電圧上限値を上回った場合に所定のエラー処理を実行するコントローラと、
    を備えており、
    前記コントローラは、前記第２電圧センサの計測値が前記電圧上限値よりも低い所定の電圧閾値を上回っている間は前記目標電圧から所定のオフセット電圧を減じた補正目標電圧と前記第１電圧センサの計測値の電圧差がゼロとなるように前記電圧変換回路をフィードバック制御し、
    前記オフセット電圧は、前記第２電圧センサの計測値から前記電圧閾値を減じた値に設定されており、
    前記電圧閾値は、前記電圧上限値から、前記第２電圧センサの公差を減じた値に設定されている、
    電圧変換器。
  2. 前記コントローラは、前記エラー処理として、前記電圧変換回路を停止する、請求項１に記載の電圧変換器。
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