(57)【要約】【課題】電圧変換装置の異常発生を正確に検出可能な電源装置を提供する。【解決手段】制御装置３０は、電流センサ１１により検出される直流電流値（ＩＢセンサ値）を取得すると、取得したＩＢセンサ値がＩＢゼロクロス点近傍であるか否かを判定する。ＩＢセンサ値がＩＢゼロクロス点近傍でないときには、制御装置３０は、電圧センサ１３，２０の検出誤差、デッドタイムおよびスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング遅れを考慮して正常時のＶＨセンサ値が取り取り得る許容範囲を設定し、かつ、実際のＶＨセンサ値と当該許容範囲とを比較することによって昇降圧コンバータ１２の異常判定を実行する。一方、ＩＢセンサ値がＩＢゼロクロス点近傍であるときには、制御装置３０は当該異常判定の実行を禁止する。【選択図】図１
2010239812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷装置に電力を供給する電源装置であって、
直流電源と、
スイッチング素子のスイッチング動作により、前記負荷装置と前記直流電源との間で電圧変換動作を行なう電圧変換装置と、
前記電圧変換装置の前記直流電源側の電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記電圧変換装置の前記負荷回路側の電圧を検出する第２の電圧センサと、
前記第２の電圧センサの検出値が電圧指令値となるように、前記電圧変換動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第２の電圧センサの検出値の前記電圧指令値に対する偏差に応じて前記スイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比を調整することにより、電圧変換比を制御する電圧変換制御手段と、
少なくとも前記第１の電圧センサの検出値、前記デューティ比、および前記第１および第２の電圧センサの検出誤差に基づいて、前記電圧変換動作の異常の判定に用いられる、前記負荷回路側の電圧の判定閾値を演算するとともに、前記第２の電圧センサの検出値と前記判定閾値とを比較することにより、前記電圧変換動作の異常を検出する異常検出手段と、
前記直流電源に入出力される直流電流を取得するとともに、取得された前記直流電流の極性が反転する前後においては前記異常検出手段の実行を禁止する禁止手段とを含む、電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源装置に関し、より特定的には、負荷装置への入力電圧を可変する電圧変換装置を備えた電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷装置に電力を供給する電源装置においては、直流電源からの直流電圧を電圧変換装置によって昇圧し、その昇圧した直流電圧を負荷装置に供給する構成が広く用いられている。かかる構成では、電圧変換装置をチョッパ回路により構成するとともに、負荷装置へ供給される直流電圧の所定の電圧目標値に対する偏差に応じて当該チョッパ回路のスイッチング素子のデューティ比を調整することにより、電圧変換比を制御するのが一般的である。
【０００３】
このような電圧変換装置の異常発生を検出するための手段として、たとえば特開２００４−３６４４１６号公報（特許文献１）には、半導体素子のオンオフの繰り返しスイッチングにおけるデューティ比の調整により、直流電源からの入力電圧を所望の出力電圧に変換する順方向変換回路を備えた電圧変換装置において、少なくとも目標出力電圧と出力電圧とに基づいてデューティ比を操作する制御手段と、制御手段が操作する操作値に基づいて電圧変換装置の異常発生を判定する判定手段を備える構成が開示される。この特許文献１に記載の電圧変換装置では、電圧計から入力される出力電圧と目標出力電圧との偏差に対して比例係数および積分係数からなるＰＩ制御の計算を行なうことによって求めた操作値が、予め設定された上限値および下限値の範囲外になった時点で電圧変換装置の異常発生を判定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６４４１６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４５０６７号公報
【特許文献３】特開２００４−３６４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、電圧変換装置においては、チョッパ回路を構成する２つのスイッチング素子（上アームおよび下アーム）をスイッチング制御する制御信号には、上アームおよび下アームが同時にオンされるのを防止するためのデッドタイムが設けられている。
【０００６】
その一方で、デッドタイムを設けたことにより、上アームおよび下アームのデューティ比においては、目標出力電圧に基づいて演算された指令デューティ比と、実際に上アームおよび下アームがオン／オフされるときのデューティ比（実デューティ比）との間には偏差が生じる。この偏差は、直流電源および電圧変換装置の間を流れる直流電流の方向により異なるため、直流電流の方向が反転したときには実デューティー比が不連続に変動することとなり、電圧変換装置の出力電圧にはその変動量に応じたサージ電圧が発生する可能性がある。
【０００７】
このように、デッドタイムの影響を受けて出力電圧にサージ電圧が発生した場合には、上記特許文献１に記載される判定手段では、出力電圧と目標出力電圧との偏差が増大することから、該偏差に基づいて算出される操作値も変化する。このとき、操作値が上限値および下限値の範囲外に変化した場合には、誤って電圧変換装置の異常発生と判定されてしまうという可能性がある。その結果、電圧変換装置の異常発生をを正常に判定することが困難となる。
【０００８】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電圧変換装置の異常発生を正確に検出可能な電源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に従う電源装置は、負荷装置に電力を供給する電源装置であって、直流電源と、スイッチング素子のスイッチング動作により、負荷装置と直流電源との間で電圧変換動作を行なう電圧変換装置と、電圧変換装置の直流電源側の電圧を検出する第１の電圧センサと、電圧変換装置の負荷回路側の電圧を検出する第２の電圧センサと、第２の電圧センサの検出値が電圧指令値となるように、電圧変換動作を制御する制御装置とを備える。制御装置は、第２の電圧センサの検出値の電圧指令値に対する偏差に応じてスイッチング素子へのスイッチング制御信号のデューティ比を調整することにより、電圧変換比を制御する電圧変換制御手段と、少なくとも第１の電圧センサの検出値、デューティ比、および第１および第２の電圧センサの検出誤差に基づいて、電圧変換動作の異常の判定に用いられる、負荷回路側の電圧の判定閾値を演算するとともに、第２の電圧センサの検出値と判定閾値とを比較することにより、電圧変換動作の異常を検出する異常検出手段と、直流電源に入出力される直流電流を取得するとともに、取得された直流電流の極性が反転する前後においては異常検出手段の実行を禁止する禁止手段とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、電圧変換装置の異常発生を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に従う電源装置を備えたモータ駆動システムの全体構成図である。
【図２】制御装置による昇降圧コンバータの異常検出処理を説明するための図である。
【図３】制御装置による昇降圧コンバータの異常検出処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】ＩＢゼロクロスが発生したときの出力電圧値ＶＨおよび入力電圧値ＶＬの変化を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】昇降圧コンバータの異常検出処理の実行を禁止するための制御構造を示すフローチャートである。
【図６】昇降圧コンバータの異常検出処理の実行を禁止するための制御構造の変更例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に従う電源装置を備えたモータ駆動システム１００の全体構成図である。なお、本実施の形態においては、車両駆動力を発生する駆動力発生部（交流モータＭ１およびインバータ１４）を「負荷装置」とする場合について例示する。
【００１４】
図１を参照して、モータ駆動システム１００は、直流電源Ｂと、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ０と、昇降圧コンバータ１２と、インバータ１４と、交流モータＭ１と、制御装置３０とを備える。
【００１５】
交流モータＭ１は、たとえば、電動車両（ハイブリッド自動車、電気自動車や燃料電池車等の電気エネルギによって車両駆動力を発生する自動車をいうものとする）の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動用電動機である。あるいは、この交流モータＭ１は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流モータＭ１は、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。
【００１６】
直流電源Ｂは、代表的には、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置により構成される。電圧センサ１０は、直流電源Ｂが出力する直流電圧値ＶＢを検出し、検出した直流電圧値ＶＢを制御装置３０へ出力する。
【００１７】
システムリレーＳＲ１は、直流電源Ｂの正極端子および電力線６の間に接続され、システムリレーＳＲ１は、直流電源Ｂの負極端子およびアース線５の間に接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。平滑コンデンサＣ１は、直流電源Ｂの端子間電圧を平滑化する。
【００１８】
電圧センサ２０は、昇降圧コンバータ１２の入力側（直流電源Ｂ側）の電圧を入力電圧値ＶＬとして検出する。電流センサ１１は、直流電源Ｂと昇降圧コンバータ１２との間に流れる直流電流を検出し、その検出した電流を直流電流値ＩＢとして制御装置３０へ出力する。
【００１９】
昇降圧コンバータ１２は、直流電源Ｂと駆動力発生部との間で電圧変換を行なうように構成された「電圧変換装置」である。具体的には、昇降圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線７およびアース線５の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン・オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。
【００２０】
この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと電力線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ０は、電力線７およびアース線５の間に接続される。
【００２１】
インバータ１４は、電力線７およびアース線５の間に並列に設けられる、Ｕ相上下アーム１５と、Ｖ相上下アーム１６と、Ｗ相上下アーム１７とから成る。各相上下アームは、電力線７およびアース線５の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相上下アーム１５は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相上下アーム１６は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相上下アーム１７は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のオン・オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８によって制御される。
【００２２】
代表的には、交流モータＭ１は、３相の永久磁石型同期電動機であり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相上下アーム１５〜１７のスイッチング素子の中間点と接続されている。
【００２３】
昇降圧コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂから供給された直流電圧ＶＢを昇圧した直流電圧ＶＨをインバータ１４へ供給する。より具体的には、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のオン期間およびスイッチング素子のＱ２のオン期間（または、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間）が交互に設けられ、昇圧比は、これらのオン期間の比に応じたものとなる。あるいは、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２をオンおよびオフにそれぞれ固定すれば、ＶＨ＝ＶＢ（昇圧比＝１．０）とすることもできる。
【００２４】
また、昇降圧コンバータ１２は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ０を介してインバータ１４から供給された直流電圧ＶＨを降圧して直流電源Ｂを充電する。より具体的には、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のみがオンする期間と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間（または、スイッチング素子のＱ２のオン期間）とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。
【００２５】
平滑コンデンサＣ０は、昇降圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサ１３は、昇降圧コンバータ１２の出力側（負荷装置側）の電圧、すなわち、平滑コンデンサＣ０の両端の電圧を検出し、出力電圧値ＶＨとして制御装置３０へ出力する。
【００２６】
インバータ１４は、交流モータＭ１のトルク指令値が正（Ｔｒｑｃｏｍ＞０）の場合には、平滑コンデンサＣ０から直流電圧が供給されると制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答した、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、交流モータＭ１のトルク指令値が零の場合（Ｔｒｑｃｏｍ＝０）には、スイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値Ｔｒｑｃｏｍによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
【００２７】
さらに、モータ駆動システム１００が搭載された電動車両の回生制動時には、交流モータＭ１のトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍは負に設定される（Ｔｒｑｃｏｍ＜０）。この場合には、インバータ１４は、スイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答したスイッチング動作により、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧（システム電圧）を平滑コンデンサＣ０を介して昇降圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、電動車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００２８】
電流センサ２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流を制御装置３０へ出力する。なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は零であるので、図１に示すように電流センサ２４は２相分のモータ電流（たとえば、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗ）を検出するように配置すれば足りる。
【００２９】
回転角センサ（レゾルバ）２５は、交流モータＭ１のロータ回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置３０へ送出する。制御装置３０では、回転角θに基づき交流モータＭ１の回転数（回転速度）Ｎｍｔおよび角速度ω（ｒａｄ／ｓ）を算出できる。なお、回転角センサ２５については、回転角θを制御装置３０にてモータ電圧や電流から直接演算することによって、配置を省略してもよい。
【００３０】
制御装置３０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成され、予め記憶されたプログラムを図示しないＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、モータ駆動システム１００の動作を制御する。
【００３１】
代表的な機能として、制御装置３０は、入力されたトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍ、電圧センサ１０によって検出された直流電圧値ＶＢ、電流センサ１１によって検出された直流電流値ＩＢ、電圧センサ２０によって検出された入力電圧値ＶＬ、電圧センサ１３によって検出された出力電圧値ＶＨおよび電流センサ２４からのモータ電流ｉｖ，ｉｗ、回転角センサ２５からの回転角θ等に基づいて、交流モータＭ１がトルク指令値Ｔｒｑｃｏｍに従ったトルクを出力するように、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４の動作を制御する。すなわち、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４を上記のように制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ８を生成して、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。
【００３２】
昇降圧コンバータ１２の昇圧動作時には、制御装置３０は、出力電圧値ＶＨをフィードバック制御し、出力電圧値ＶＨが電圧指令値に一致するようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。
【００３３】
また、制御装置３０は、電動車両が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８を生成してインバータ１４へ出力する。これにより、インバータ１４は、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇降圧コンバータ１２へ供給する。
【００３４】
さらに、制御装置３０は、電動車両が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、昇降圧コンバータ１２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂに供給される。
【００３５】
以上に述べたようなモータ駆動システム１００の動作の制御に並行して、制御装置３０は、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作の異常を検出するための処理を実行する。そして、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作の異常が検出された場合には、制御装置３０は、異常検出結果を示す信号を生成して表示装置４０へ出力する。
【００３６】
(昇降圧コンバータの異常検出処理の説明）
以下に、図２および図３を用いて、制御装置３０による昇降圧コンバータ１２の異常検出処理について詳細に説明する。
【００３７】
本実施の形態に従う昇降圧コンバータ１２の異常検出処理は、電圧センサ１３により検出される出力電圧値ＶＨ（この電圧センサ１３による出力電圧値ＶＨを、以下では「ＶＨセンサ値」とも称する。）が、所定の関係式に従って設定された許容範囲内にあるか否かを判定することにより行なわれる。
【００３８】
詳細には、ＶＨセンサ値は、電圧変換動作の正常時において、電圧センサ２０により検出される入力電圧値ＶＬ（この電圧センサ２０による入力電圧値ＶＬを、以下では「ＶＬセンサ値」とも称する。）およびデューティ比Ｄｕｔｙとの間に、下記（１）式に示される関係が成立している。
【００３９】
ＶＨ＋ΔＶＨ＝（ＶＬ＋ΔＶＬ）／{Ｄｕｔｙ−（ΔＳＷ＋Ｔｄ）／Ｔ}    ・・・（１）
ただし、ΔＶＨは電圧センサ１３の検出誤差、ΔＶＬは電圧センサ２０の検出誤差、ΔＳＷはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング遅れ、Ｔｄはデッドタイム、Ｔはスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の制御周期長である。このうち、デッドタイムＴｄは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時にオンされるのを防止するためにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に付加される所定期間である。なお、昇降圧コンバータ１２が昇圧回路だけからなる場合を考えると、デューティ比Ｄｕｔｙは、下記（２），（３）式で表わされる。
【００４０】
Ｄｕｔｙ＝ｔｏｎ／（ｔｏｎ＋ｔｏｆｆ）    ・・・（２）
Ｄｕｔｙ＝ＶＬ／ＶＨ    ・・・（３）
ただし、スイッチング素子Ｑ２のオン時間をｔｏｎ、オフ時間をｔｏｆｆとする。式（２）は、回路を流れる電流が常に一定であると仮定して、１制御周期の間に直流電源から供給される電力と出力側で消費される電力とが等しいとした場合に導かれる式である。
【００４１】
制御装置３０は、上記（１）式の関係を用いて電圧センサ２０の検出値（ＶＬセンサ値）とデューティ比Ｄｕｔｙとから、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作が正常であるときのＶＨセンサ値の許容範囲（図２の上限閾値ＶＨｕｐｐおよび下限閾値ＶＨｌｏｗ）を設定する。そして、ＶＨセンサ値が設定された許容範囲に含まれるか否かに基づいて昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作の異常検出を行なう。
【００４２】
具体的には、まず、インバータ入力電圧の目標値（電圧目標値）ＶＨ＊と電圧センサ２０の検出値（ＶＬセンサ値）ＶＬとに基づいて、指令デューティ比Ｄｕｔｙ１を次の（４）式によって算出する。
【００４３】
Ｄｕｔｙ１＝ＶＬ／ＶＨ＊−ＰＩ（ＶＨ＊−ＶＨ）    ・・・（４）
この式（４）の右辺の第１項は、式（３）のＶＨをＶＨ＊に置き換えたものである。すなわち、理論値に従って、出力電圧値ＶＨを電圧目標値ＶＨ＊に設定するようにデューティ比を算出したものである。また、右辺の第２項は、所定の比例ゲインおよび積分ゲインに従って電圧偏差（ＶＨ＊−ＶＨ）に応じて生成されたＰＩ出力である。
【００４４】
次に、制御装置３０は、上記式（１）を変形した（５）式にＶＬセンサ値および指令デューティ比Ｄｕｔｙを代入するとともに、電圧センサ１３，２０の誤差の方向（＋側／−側）を考慮することにより、ＶＨセンサ値の上限閾値ＶＨｕｐｐおよび下限閾値ＶＨｌｏｗを算出する。
【００４５】
ＶＨ＝（ＶＬ＋ΔＶＬ）／{Ｄｕｔｙ−（ΔＳＷ＋Ｔｄ）／Ｔ}−ΔＶＨ    ・・・（５）
このとき算出される上限閾値ＶＨｕｐｐおよび下限閾値ＶＨｌｏｗは、図２に示されるように、実質的には、電圧目標値ＶＨ＊に対して、電圧センサ１３，２０の検出誤差、デッドタイムおよびスイッチング遅れによって決まる電圧差を有するものとなる。
【００４６】
そして、制御装置３０は、算出した上限閾値ＶＨｕｐｐおよび下限閾値ＶＨｌｏｗをＶＨセンサ値の許容範囲として、ＶＨｌｏｗ＜ＶＨセンサ値＜ＶＨｕｐｐとなる場合に、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作が正常であると判定する。これに対して、ＶＨセンサ値≦ＶＨｌｏｗとなる場合、あるいはＶＨセンサ値≧ＶＨｕｐｐとなる場合には、制御装置３０は、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作が異常であると判定する。
【００４７】
図３は、制御装置３０による昇降圧コンバータ１２の異常検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、図３に示すフローチャートの処理は、所定の時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。当該処理は、制御装置３０において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。
【００４８】
図３を参照して、異常検出のための一連の動作が開始されると、制御装置３０は、電圧センサ１３によるＶＨセンサ値および電圧センサ２０によるＶＬセンサ値を取得する（ステップＳ０１）。そして、制御装置３０は、ＶＬセンサ値にフィルタ処理を実行することにより、ＶＬなまし値を取得する（ステップＳ０２）。この「ＶＬなまし値」は、フィルタ処理や平均化処理などの急峻な変化をカットする処理をかけた後の電流値である。なお、フィルタ処理は、たとえば適切に時定数を選んだローパスフィルタや一時遅れフィルタなどを使用することができる。
【００４９】
次に、制御装置３０は、取得したＶＬなまし値および電圧目標値ＶＨ＊に基づき、式（４）により指令デューティ比Ｄｕｔｙ１を算出する（ステップＳ０３）。さらに、制御装置３０は、指令デューティ比Ｄｕｔｙ１およびＶＬなまし値と、予め取得されているデッドタイムおよびスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング遅れとに基づき、式（５）によりＶＨセンサ値の上限閾値ＶＨｕｐｐおよび下限閾値ＶＨｌｏｗを算出する（ステップＳ０４）。
【００５０】
制御装置３０は、算出した上限閾値ＶＨｕｐｐおよび下限閾値ＶＨｌｏｗをＶＨセンサ値の許容範囲として、電圧センサ１３によるＶＨセンサ値が、ＶＨｌｏｗ＜ＶＨセンサ値＜ＶＨｕｐｐとなるか否かを判定する（ステップＳ０５）。ＶＨｌｏｗ＜ＶＨセンサ値＜ＶＨｕｐｐとなるとき（ステップＳ０５にてＹＥＳ）、すなわちＶＨセンサ値が許容範囲にあるときには、制御装置３０は、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作が正常であると判定する（ステップＳ０６）。一方、ＶＨセンサ値≦ＶＨｌｏｗとなるとき、あるいはＶＨセンサ値≧ＶＨｕｐｐとなるときには、制御装置３０は、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作が異常であると判定する（ステップＳ０７）。
【００５１】
このように、制御装置３０は、電圧センサ１３，２０の検出誤差、デッドタイムおよびスイッチング遅れを考慮して正常時のＶＨセンサ値の許容範囲を設定し、実際のＶＨセンサ値をこの許容範囲と比較することにより、昇降圧コンバータ１２における電圧変換動作の異常検出を行なうことができる。
【００５２】
しかしながら、このような構成では、直流電源Ｂと昇降圧コンバータ１２との間に流れる直流電流ＩＢの方向が反転したとき、いわゆるＩＢゼロクロスが発生したときには、以下に述べる要因によって昇降圧コンバータ１２の異常を誤って判定してしまう可能性がある。これは、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するための信号Ｓ１，Ｓ２には、上述のようにデッドタイムが設けられているところ、このデッドタイムの影響により直流電流ＩＢのゼロクロス点近傍では、ＶＨセンサ値に図４に示すようなサージ電圧が発生することによる。
【００５３】
図４は、ＩＢゼロクロスが発生したときの出力電圧値ＶＨおよび入力電圧値ＶＬの変化を説明するためのタイミングチャートである。
【００５４】
図４を参照して、直流電流ＩＢは、時刻ｔ１までは正方向に流れ、時刻ｔ２以降では負方向に流れる。なお、正方向は、直流電流ＩＢが直流電源Ｂ、リアクトルＬ１、スイッチング素子Ｑ１を介して電力線７に流れる方向を表わし、負方向は、直流電流ＩＢが直流電源Ｂの負極、アース線５およびスイッチング素子Ｑ２を介して直流電源Ｂに流れる方向を表わす。
【００５５】
直流電流ＩＢが正方向または負方向に流れているとき、昇降圧コンバータ１２においては、電圧目標値ＶＨ＊に基づいて算出された指令デューティ比に従ってスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がスイッチング制御されることにより、電圧センサ１３によるＶＨセンサ値は電圧目標値ＶＨ＊に略一致した値を示している。
【００５６】
これに対して、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、直流電流ＩＢの方向が反転する、ＩＢゼロクロスが発生している。このとき、ＶＨセンサ値には、直流電流ＩＢの方向が正から負、もしくは負から正へと切換えられるタイミングにおいて、サージ電圧が発生する。このサージ電圧は、図４に示すように、ＶＨセンサ値の上限閾値ＶＨｕｐｐを超えて発生する場合がある。
【００５７】
このようにＩＢゼロクロスの発生時にＶＨセンサ値にサージ電圧が発生するのは、デッドタイムを設けたことによって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティ比においては、指令デューティ比と実際にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオン／オフされるときの実デューティ比との間に偏差が生じるところ、当該偏差が直流電流ＩＢの流れる方向に応じて異なる値を示すことによる。具体的には、直流電流ＩＢが正方向のときには、実デューティ比はデッドタイム分だけ指令デューティ比よりも増加し、直流電流ＩＢが負方向のときには、実デューティ比はデッドタイム分だけ指令デューティ比よりも減少する。そのため、直流電流ＩＢの方向が反転するＩＢゼロクロスの発生時においては、実デューティ比が不連続に変動するため、ＶＨセンサ値にはその変動量に応じたサージ電圧が発生する。
【００５８】
さらに、ＶＨセンサ値にサージ電圧が発生することによって、入力電圧値ＶＬにおいては、ＶＬセンサ値と、該ＶＬセンサ値にフィルタ処理を実行することにより取得されるＶＬなまし値との間に乖離が生じる。これは、ＶＨセンサ値にサージ電圧は発生したことを受けて、制御装置３０では、ＶＨセンサ値を減少させる方向（すなわち、デューティ比を上げる方向）に指令デューティ比を急速に変化させてスイッチング制御が行なわれるため、ＶＬセンサ値が急激に増加するのに対して、フィルタ処理の応答遅れにより、ＶＬなまし値がＶＬセンサ値に追従できないことに起因している。
【００５９】
このようにＩＢゼロクロスの発生時には、ＶＨセンサ値にサージ電圧が発生するとともに、ＶＬセンサ値およびＶＬなまし値の乖離が生じる。そのため、ＶＨセンサ値、ＶＬセンサ値およびデューティ比Ｄｕｔｙの間においては、上記（１）式に示す関係に破綻が生じてしまう。この結果、誤って昇降圧コンバータ１２の異常と判定される可能性がある。
【００６０】
そこで、このような誤った異常判定を未然に防止するため、制御装置３０は、ＩＢゼロクロスの発生時においては、上述した昇降圧コンバータ１２の異常検出処理の実行を禁止する構成とする。以下に、図５および図６を用いて、この異常検出処理の実行を禁止するための制御構造について説明する。
【００６１】
図５は、昇降圧コンバータ１２の異常検出処理の実行を禁止するための制御構造を示すフローチャートである。なお、図５に示すフローチャートの処理は、所定の時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。当該処理は、制御装置３０において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。
【００６２】
図５を参照して、まず、制御装置３０は、電流センサ１１により検出される直流電流値ＩＢ（この電流センサ１１による直流電流値ＩＢを、以下では「ＩＢセンサ値」とも称する。）を取得する（ステップＳ１１）。制御装置３０は、取得したＩＢセンサ値がＩＢゼロクロス点近傍であるか否かを判定する。具体的には、制御装置３０は、ＩＢセンサ値が定数Ａ＜ＩＢセンサ値＜定数Ｂであるか否かを判定する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２における定数Ａ，定数Ｂは、一例として、直流電流ＩＢに重畳される高周波成分（リップル電流）のピーク−ピーク値をリップル電流幅Ｉｒｐと定義すると、定数Ａ＝−Ｉｒｐ／２，定数Ｂ＝＋Ｉｒｐ／２となるように設定される。
【００６３】
制御装置３０は、定数Ａ＜ＩＢセンサ値＜定数Ｂとなるとき（ステップＳ１２にてＹＥＳ）、すなわちＩＢセンサ値がＩＢゼロクロス点近傍であるときには、昇降圧コンバータ１２の異常検出処理（図３）の実行を禁止する（ステップＳ１３）。一方、ＩＢセンサ値≦定数Ａとなるとき、あるいはＩＢセンサ値≧定数Ｂとなるときには、制御装置３０は、昇降圧コンバータ１２の異常検出処理（図３）を実行する（ステップＳ１４）。
【００６４】
このように、ＩＢセンサ値に基づいてＩＢゼロクロスが発生していると判断される場合には、昇降圧コンバータ１２の異常検出処理の実行を禁止することにより、上述したようなデッドタイムの影響による誤った異常判定を回避することが可能となる。
【００６５】
［変更例］
ここで、ＩＢゼロクロスが発生しているか否かの判定については、図５のステップＳ１２で示したように、予め定められた定数Ａ，定数ＢとＩＢセンサ値とを比較することによって行なう構成とすると、直流電流ＩＢの変化速度と電流センサ１１におけるサンプリング周期（昇降圧コンバータの制御周期）との関係によっては、ＩＢゼロクロスの発生を正確に検出できない可能性が起こり得る。なぜなら、直流電流ＩＢの変化速度が大きい場合には、隣接するサンプリングタイミングで検出される２つのＩＢセンサ値がそれぞれ、ＩＢセンサ値≧定数Ｂ、ＩＢセンサ値≦定数Ａを示すことによって、サンプリングタイミング間にＩＢゼロクロスが発生したことが看過されてしまうためである。
【００６６】
そこで、以下に示す本実施の形態の変更例では、ＩＢゼロクロスの判定基準となる定数Ａ，定数Ｂを、直流電流ＩＢの変化速度に応じて可変に設定する構成とする。本構成において、定数Ａ，定数Ｂは、直流電流ＩＢの変化速度が大きくなるほど、その絶対値が増加するように設定される。その結果、ＩＢゼロクロスの発生を正確に検出することができるため、誤った異常判定を確実に回避することが可能となる。
【００６７】
図６は、昇降圧コンバータ１２の異常検出処理の実行を禁止するための制御構造の変更例を示すフローチャートである。なお、図６に示すフローチャートの処理は、所定の時間経過ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。当該処理は、制御装置３０において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。
【００６８】
図６を参照して、まず、制御装置３０は、電流センサ１１によるＩＢセンサ値を取得すると（ステップＳ１１）、直流電流ＩＢの変化速度を算出する（ステップＳ１１１）。なお、制御装置３０は、ＩＢセンサ値から求めた直流電流ＩＢの平均値を用いて変化速度を算出する。そして、制御装置３０は、算出した直流電流ＩＢの変化速度に応じて定数Ａ，定数Ｂを設定する（ステップＳ１１２）。制御装置３０は、予め実験的に適合された電流センサ１１のサンプリング周期および直流電流ＩＢの変化速度をパラメータとして規定された定数Ａ，定数Ｂ設定用のマップを格納しておき、直流電流ＩＢの変化速度に基づいて定数Ａ，定数Ｂを設定する。
【００６９】
次に、制御装置３０は、取得したＩＢセンサ値が定数Ａ＜ＩＢセンサ値＜定数Ｂであるか否かを判定し（ステップＳ１２）、定数Ａ＜ＩＢセンサ値＜定数Ｂとなるとき（ステップＳ１２にてＹＥＳ）には、昇降圧コンバータ１２の異常検出処理（図３）の実行を禁止する（ステップＳ１３）。一方、ＩＢセンサ値≦定数Ａとなるとき、あるいはＩＢセンサ値≧定数Ｂとなるときには、制御装置３０は、昇降圧コンバータ１２の異常検出処理（図３）を実行する（ステップＳ１４）。
【００７０】
このように本実施の形態に従う電源装置によれば、電圧センサの検出誤差、デッドタイムおよびスイッチング遅れを考慮して正常時のＶＨセンサ値の許容範囲を設定し、実際のＶＨセンサ値をこの許容範囲と比較することにより、昇降圧コンバータ１２の異常判定を行なう構成において、ＩＢゼロクロス発生時には当該異常判定を禁止することにより、デッドタイムの影響による誤った異常判定を未然に防止することができる。
【００７１】
なお、上述した実施の形態においては、負荷装置の一例として、１つの交流モータおよびインバータを含む駆動力発生部を用いる構成について説明したが、交流モータおよびインバータの数は限定されない。さらに、負荷装置としては、車両の駆動力を発生する駆動力発生部に限られず、電力消費のみを行なう装置および電力消費および発電の両方が可能な装置のいずれにも適用することができる。
【００７２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７３】
５  アース線、６，７  電力線、１０，１３，２０  電圧センサ、１１，２４  電流センサ、１２  昇降圧コンバータ、１４  インバータ、１５  Ｕ相上下アーム、１６  Ｖ相上下アーム、１７  Ｗ相上下アーム、２５  回転角センサ、３０  制御装置、４０  表示装置、１００  モータ駆動システム、Ｂ  直流電源、Ｃ０，Ｃ１  平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８  逆並列ダイオード、Ｌ１  リアクトル、Ｍ１  交流モータ、Ｑ１〜Ｑ８  電力用半導体スイッチング素子、ＳＲ１，ＳＲ２  システムリレー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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