(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された第１電圧を第２電圧に変換する電力変換手段の制御を行う電力変換制御装置において、
前記電力変換手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記電力変換手段への入力電流値または出力電流値の少なくとも一方を検出する電流検出手段と、
前記温度検出手段で検出された温度および前記電流検出手段で検出された電流値に基づいて、前記電力変換手段の出力電圧を制御する出力制御手段と
を備え、
前記出力制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が所定の条件から外れている場合、検出された温度を用いずに前記出力電圧を制御し、前記温度検出手段により検出された温度が前記条件から外れた状態が所定の時間継続した場合、前記電力変換手段の出力電力により充電されるバッテリの充電率が所定の閾値以上のときは、前記電力変換手段の出力を停止させ、前記バッテリの充電率が前記閾値未満のときは、前記出力電圧を所定の電圧まで下げた後、前記バッテリの充電率が前記閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力を停止させる
ことを特徴とする電力変換制御装置。
【請求項２】
前記出力制御手段は、前記出力電圧を前記所定の電圧まで下げた後、前記電流検出手段で検出された電流が所定の閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力を停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換制御装置。
【請求項３】
入力された第１電圧を第２電圧に変換する電力変換手段の制御を行う電力変換制御方法において、
前記電力変換手段の温度を検出する温度検出ステップと、
前記電力変換手段への入力電流値または出力電流値の少なくとも一方を検出する電流検出ステップと、
検出された温度および電流値に基づいて、前記電力変換手段の出力電圧を制御するとともに、検出された温度が所定の条件から外れている場合、検出された温度を用いずに前記出力電圧を制御し、検出された温度が前記条件から外れた状態が所定の時間継続した場合、前記電力変換手段の出力電力により充電されるバッテリの充電率が所定の閾値以上のときは、前記電力変換手段の出力を停止させ、前記バッテリの充電率が前記閾値未満のときは、前記出力電圧を所定の電圧まで下げた後、前記バッテリの充電率が前記閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力を停止させる出力制御ステップと
を含むことを特徴とする電力変換制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換制御装置および電力変換制御方法に関し、特に、スイッチング素子を用いて電力変換を行う場合に用いて好適な電力変換制御装置および電力変換制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
EV（Electric Vehicle、電気自動車）、HEV（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッドカー）、PHEV（Plug-in Hybrid Electric Vehicle、プラグインハイブリッドカー）などの電動車両には、高圧バッテリと低圧バッテリの２種類のバッテリが通常設けられる。
【０００３】
高圧バッテリは、例えば、電動車両の車輪を駆動し走行させるための主動力モータ、A/C（エアコンディショナ）のコンプレッサモータなどの高電圧かつ大電力の負荷用の電源として主に使用される。一方、低圧バッテリは、例えば、各種のECU（Electronic Control Unit）、EPS（電動パワーステアリング）、電動ブレーキ、カーオーディオ機器、ワイパー、パワーウインドウ用のモータ、照明ランプなどの低電圧かつ小電力の負荷用の電源として主に使用される。
【０００４】
そして、低圧バッテリの充電は、例えば、高圧バッテリの電圧をDCDCコンバータにより変圧して供給することにより行われる。
【０００５】
この種の電動車両に用いられるDCDCコンバータには、例えばFET（Field Effect Transistor）などからなる半導体スイッチング素子が用いられる。この半導体スイッチング素子の温度が冷却不良等により上昇すると、半導体スイッチング素子が故障してしまう恐れがある。
【０００６】
そこで、従来、半導体スイッチング素子をPWM（Pulse Width Modulation）制御により駆動するとともに、半導体スイッチング素子またはその周囲の温度を検出し、検出した温度に応じてPWM制御のデューティ比を調整することにより、半導体スイッチング素子の過熱を抑制することが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１および２では、温度検出に用いる温度センサに異常が発生し、正常に温度を検出できなくなった場合の対策については何ら検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３４１８０１号公報
【特許文献２】特開２００６−２８８０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、DCDCコンバータ等の電力変換手段の温度を正常に検出できなくなった場合でも動作を継続させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面の電力変換制御装置は、入力された第１電圧を第２電圧に変換する電力変換手段の制御を行う電力変換制御装置において、前記電力変換手段の温度を検出する温度検出手段と、前記電力変換手段への入力電流値または出力電流値の少なくとも一方を検出する電流検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度および前記電流検出手段で検出された電流値に基づいて、前記電力変換手段の出力電圧を制御する出力制御手段とを備え、前記出力制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度が所定の条件から外れている場合、前記電力変換手段の出力電力により充電されるバッテリの充電率が所定の閾値以上のときは、前記電力変換手段の出力を停止させ、前記バッテリの充電率が前記閾値未満のときは、前記出力電圧を所定の電圧まで下げた後、前記バッテリの充電率が前記閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力を停止させる。
【００１１】
本発明の一側面の電力変換制御装置においては、電力変換手段の温度が検出され、前記電力変換手段への入力電流値または出力電流値の少なくとも一方が検出され、検出された温度および電流値に基づいて、前記電力変換手段の出力電圧が制御されるとともに、検出された温度が所定の条件から外れている場合、検出された温度を用いずに前記出力電圧が制御され、検出された温度が前記条件から外れた状態が所定の時間継続した場合、前記電力変換手段の出力電力により充電されるバッテリの充電率が所定の閾値以上のときは、前記電力変換手段の出力が停止され、前記バッテリの充電率が前記閾値未満のときは、前記出力電圧が所定の電圧まで下げられた後、前記バッテリの充電率が前記閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力が停止される。
【００１２】
従って、電力変換手段の温度を正常に検出できなくなった場合でも、電力変換手段の動作を継続させることができる。また、電力変換手段の温度を正常に検出できなくなった場合に、電力変換手段の故障が発生しない範囲でバッテリの充電を継続し、バッテリの容量不足の発生を防止することができる。
【００１３】
この電力変換手段は、例えば、DCDCコンバータ、整流器、インバータ等により構成される。この温度検出手段は、例えば、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体等を用いた温度センサにより構成される。この電流検出手段は、例えば、電流センサにより構成される。この出力制御手段は、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ、制御回路等により構成される。
【００１６】
前記出力制御手段には、前記出力電圧を前記所定の電圧まで下げた後、前記電流検出手段で検出された電流が所定の閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力を停止させることができる。
【００１７】
これにより、電力変換手段の温度を正常に検出できなくなった場合に、バッテリの充電を継続しつつ、電力変換手段の故障の発生をより確実に防止することができる。
【００１８】
本発明の一側面の電力変換制御方法は、入力された第１電圧を第２電圧に変換する電力変換手段の制御を行う電力変換制御方法において、前記電力変換手段の温度を検出する温度検出ステップと、前記電力変換手段への入力電流値または出力電流値の少なくとも一方を検出する電流検出ステップと、検出された温度および電流値に基づいて、前記電力変換手段の出力電圧を制御するとともに、検出された温度が所定の条件から外れている場合、前記電力変換手段の出力電力により充電されるバッテリの充電率が所定の閾値以上のときは、前記電力変換手段の出力を停止させ、前記バッテリの充電率が前記閾値未満のときは、前記出力電圧を所定の電圧まで下げた後、前記バッテリの充電率が前記閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力を停止させる出力制御ステップとを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明の一側面の電力変換制御方法においては、電力変換手段の温度が検出され、前記電力変換手段への入力電流値または出力電流値の少なくとも一方が検出され、検出された温度および電流値に基づいて、前記電力変換手段の出力電圧が制御されるとともに、検出された温度が所定の条件から外れている場合、検出された温度を用いずに前記出力電圧が制御され、検出された温度が前記条件から外れた状態が所定の時間継続した場合、前記電力変換手段の出力電力により充電されるバッテリの充電率が所定の閾値以上のときは、前記電力変換手段の出力が停止され、前記バッテリの充電率が前記閾値未満のときは、前記出力電圧が所定の電圧まで下げられた後、前記バッテリの充電率が前記閾値以上になったとき、前記電力変換手段の出力が停止される。
【００２０】
従って、電力変換手段の温度を正常に検出できなくなった場合でも、電力変換手段の動作を継続させることができる。また、電力変換手段の温度を正常に検出できなくなった場合に、電力変換手段の故障が発生しない範囲でバッテリの充電を継続し、バッテリの容量不足の発生を防止することができる。
【００２１】
この電力変換手段は、例えば、DCDCコンバータ、整流器、インバータ等により構成される。この温度検出ステップは、例えば、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体等を用いた温度センサにより実行される。この電流検出ステップは、例えば、電流センサにより実行される。この出力制御ステップは、例えば、マイクロコンピュータ、各種のプロセッサ、制御回路等により実行される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一側面によれば、電力変換手段の温度を正常に検出できなくなった場合でも、電力変換手段の動作を継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を適用した車載システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】DCDCコンバータの構成例を示す回路図である。
【図３】温度特性の構成の一例を示すグラフである。
【図４】FETの駆動信号の波形の一例を示す図である。
【図５】DCDCコンバータの制御回路の機能の構成例を示すブロック図である。
【図６】DCDCコンバータの出力制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】温度センサ診断処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図８】電圧降下加算出力制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】温度抑制出力制御を説明するためのフローチャートである。
【図１０】コンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例
【００２９】
＜１．実施の形態＞
［車載システム１の構成例］
図１は、本発明を適用した車載システムの一実施の形態を示すブロック図である。車載システム１は、EV、HEV、PHEVなどの電動車両に設けられるシステムである。車載システム１は、高圧バッテリ１１、DCDCコンバータ１２、高圧負荷１３−１乃至１３−ｍ、低圧バッテリ１４、電源マネージメントECU１５、および、低圧負荷１６−１乃至１６−ｎを含むように構成される。DCDCコンバータ１２、電源マネージメントECU１５、および、低圧負荷１６−１乃至１６−ｎは、車内LAN（Local Area Network）を介して相互に接続され、CAN（Controller Area Network）通信により各種のデータの送受信を行う。
【００３０】
高圧バッテリ１１は、所定の電圧の直流電力をDCDCコンバータ１２、および、高圧負荷１３−１乃至１３−ｍに供給する。
【００３１】
DCDCコンバータ１２は、高圧バッテリ１１から供給される直流電力の電圧を変換して、電圧を変換した直流電力を低圧バッテリ１４、電源マネージメントECU１５、および、低圧負荷１６−１乃至１６−ｎに供給する。
【００３２】
高圧負荷１３−１乃至１３−ｍは、高圧バッテリ１１の電力により駆動される高電圧の負荷であり、例えば、電動車両の主動力モータ、エアコンディショナのコンプレッサモータ等により構成される。
【００３３】
なお、以下、高圧負荷１３−１乃至１３−ｍを個々に区別する必要がない場合、単に高圧負荷１３と称する。
【００３４】
低圧バッテリ１４は、所定の電圧の直流電力を電源マネージメントECU１５、および、低圧負荷１６−１乃至１６−ｎに供給する。
【００３５】
電源マネージメントECU１５は、電動車両の電源を制御するECUである。例えば、電源マネージメントECU１５は、高圧バッテリ１１および低圧バッテリ１４の充電および放電を制御したり、高圧バッテリ１１、低圧バッテリ１４、および、低圧負荷１６−１乃至１６−ｎの状態を監視したりする。また、例えば、電源マネージメントECU１５は、高圧バッテリ１１、低圧バッテリ１５、低圧負荷１６−１乃至１６−ｎの状態等を示す情報をDCDCコンバータ１２に供給する。なお、電源マネージメントECU１５は、DCDCコンバータ１２の出力電力または低圧バッテリ１４の電力により駆動される。
【００３６】
低圧負荷１６−１乃至１６−ｎは、DCDCコンバータ１２の出力電力または低圧バッテリ１４の電力により駆動される低電圧の負荷であり、例えば、EPS（電動パワーステアリング）、電動ブレーキ、カーオーディオ機器、ワイパー、および、電動車両の少なくとも一部を制御するECU等により構成される。
【００３７】
なお、以下、低圧負荷１６−１乃至１６−ｎを個々に区別する必要がない場合、単に低圧負荷１６と称する。
【００３８】
［DCDCコンバータ１２の構成例］
図２は、DCDCコンバータ１２の構成例を示す回路図である。なお、図２においては、DCDCコンバータ１２の入力側に接続される高圧負荷１３、並びに、DCDCコンバータ１２の出力側に接続される電源マネージメントECU１５および低圧負荷１６の図示を省略している。
【００３９】
DCDCコンバータ１２は、変圧部２１、温度センサ２２、電流センサ２３、および、制御回路２４により構成される。
【００４０】
変圧部２１は、いわゆるフルブリッジ方式の直流電圧変換回路により構成され、フィルタ３１、FET３２ａ乃至３２ｄ、共振コイル３３、トランス３４、ダイオード３５ａ,３５ｂ、コイル３６、および、コンデンサ３７により構成される。
【００４１】
高圧バッテリ１１から供給される電力は、ブリッジ接続されたFET３２ａ乃至３２ｄにより構成されるインバータにより交流変換される。フィルタ３１は、インバータのスイッチングにより生じる高周波のノイズを、DCDCコンバータ１２の前段に漏れないように除去する役割を果たす。
【００４２】
インバータにより交流変換された電力は、トランス３４により電圧変換されるとともに、トランス３４およびダイオード３５ａ，３５ｂにより構成される整流回路により直流変換される。そして、コイル３６およびコンデンサ３７により構成されるLCフィルタにより高調波成分が除去されて、電圧が変換された直流電力が出力される。
【００４３】
なお、以下、FET３２ａ乃至３２ｄを個々に区別する必要がない場合、単に、FET３２と称する。
【００４４】
温度センサ２２は、変圧部２１の温度を検出するために設けられる。より具体的には、温度センサ２２は、FET３２の過熱保護のために、例えば、FET３２の近傍またはFET３２用の放熱器等に設けられる。温度センサ２２は、検出した温度を表す信号を制御回路２４に供給する。
【００４５】
例えば、温度センサ２２は、サーミスタを用いた温度検出回路により構成され、サーミスタの抵抗が温度により変化するのに応じて、温度センサ２２の出力電圧（以下、検出電圧とも称する）が変化する。
【００４６】
図３は、温度センサ２２の出力特性の一例を示すグラフである。図３の横軸は温度を示し、縦軸は検出電圧を示している。この例では、温度センサ２２は、温度の上昇に従って、検出電圧が下がる特性を示す。また、温度センサ２２は、−40℃〜150℃までの範囲内で適正に動作する。すなわち、温度センサ２２は、−40℃〜150℃までの範囲内の温度をほぼ正確に検出することができる。なお、−40℃のときの検出電圧は4.5Vとなり、150℃のときの検出電圧は0.5Vとなる。従って、温度センサ２２を適正に使用できる検出電圧の範囲は、0.5V〜4.5Vとなる。
【００４７】
なお、以下、温度センサ２２が図３に示される出力特性を有するものとして説明する。
【００４８】
電流センサ２３は、変圧部２１の過電流を検出するために、変圧部２１の出力部に設けられており、変圧部２１の出力電流を検出し、検出した電流値を示す信号を制御回路２４に供給する。
【００４９】
制御回路２４は、変圧部２１のＡ点における出力電圧を検出するとともに、出力電圧を目標電圧に近づけるように、各FET３２に駆動信号を供給し、FET３２からなるインバータのPWM制御を行う。
【００５０】
図４は、制御回路２４から各FET３２に供給される駆動信号の波形の一例を示している。この図に示されるように、DCDCコンバータ１２では、対角に位置するFET３２がオンする期間の位相をずらして、トランス３４に電圧を印加するフェーズシフト方式が採用されている。また、DCDCコンバータ１２では、トランス３４の前の共振コイル３３のインダクタンスおよびFET３２の出力容量を用いて、ZVS（ゼロボルトスイッチング）方式のソフトスイッチングが行われる。
【００５１】
ここで、以下、FET３２ａとFET３２ｄの駆動信号のオン期間が重なる割合、または、FET３２ｂとFET３２ｃの駆動信号のオン期間が重なる割合をDuty比と称する。例えば、FET３２ａの駆動信号のオン期間の長さをα、FET３２ａとFET３２ｄの駆動信号のオン期間が重なる期間の長さをβとすると、Duty比＝β／α×100（％）となる。なお、フェーズシフト方式では、各FET３２の駆動信号のオン期間とオフ期間の割合は、所定の値（例えば、1:1）に固定される。
【００５２】
そして、変圧部２１の出力電圧は、入力電圧、Duty比、および、トランス３４の１次側と２次側の巻線比で決まる。従って、制御回路２４は、このDuty比を制御することにより、変圧部２１の出力電圧を制御する。
【００５３】
［制御回路２４の機能の構成例］
図５は、制御回路２４の機能の構成例を示すブロック図である。制御回路２４は、診断部６１、出力電圧検出部６２、および、駆動部６３を含むように構成される。また、駆動部６３は、Duty設定部７１および駆動信号出力部７２を含むように構成される。
【００５４】
診断部６１は、温度センサ２２の検出電圧に基づいて、温度センサ２２の動作診断を行い、診断結果を駆動部６３のDuty設定部７１に通知する。
【００５５】
出力電圧検出部６２は、変圧部２１のＡ点における出力電圧を検出し、検出結果を駆動部６３のDuty設定部７１に通知する。
【００５６】
駆動部６３は、温度センサ２２により検出される変圧部２１の温度、電流センサ２３により検出される変圧部２１の出力電流、出力電圧検出部６２により検出される変圧部２１の出力電圧、診断部６１による温度センサ２２の診断結果、電源マネージメントECU１５から通知される高圧バッテリ１１、低圧バッテリ１４および低圧負荷１６の状態に基づいて、各FET３２に供給する駆動信号のDuty比を設定し、駆動信号出力部７２に出力する。
【００５７】
駆動信号出力部７２は、Duty設定部７１により設定されたDuty比の駆動信号を各FET３２に供給し、FET３２からなるインバータのPWM制御を行う。
【００５８】
［出力制御処理］
次に、図６のフローチャートを参照して、制御回路２４により実行されるDCDCコンバータ１２の出力制御処理について説明する。なお、この処理は、例えば、車載システム１が設けられている電動車両の電気系統のスイッチがオンされたとき開始され、オフされたとき終了する。
【００５９】
ステップＳ１において、診断部６１は、温度センサ診断処理を実行する。
【００６０】
［温度センサ診断処理の詳細］
ここで、図７のフローチャートを参照して、温度センサ診断処理の詳細について説明する。
【００６１】
ステップＳ３１において、診断部６１は、温度センサ２２の検出電圧を取得する。なお、診断部６１は、例えば、１００ｍｓ毎に温度センサ２２の検出電圧を取得する。
【００６２】
ステップＳ３２において、診断部６１は、温度センサ２２の検出電圧が所定の閾値Vt1より大きいか否かを判定する。検出電圧が閾値Vt1以下であると判定された場合、処理はステップＳ３３に進む。なお、閾値Vt1は、温度センサ２２を適正に使用できる検出電圧の範囲の上限である4.5Vに設定される。
【００６３】
ステップＳ３３において、診断部６１は、温度センサ２２の検出電圧が所定の閾値Vt2未満であるか否かを判定する。検出電圧が閾値Vt2以上であると判定された場合、処理はステップＳ３４に進む。なお、閾値Vt2は、温度センサ２２を適正に使用できる検出電圧の範囲の下限である0.5Vに設定される。
【００６４】
ステップＳ３４において、診断部６１は、今回と前回の温度センサ２２の検出電圧の差の絶対値が所定の閾値ΔVt以上であるか否かを判定する。今回と前回の温度センサ２２の検出電圧の差の絶対値が所定の閾値ΔVt未満であると判定された場合、処理はステップＳ３５に進む。
【００６５】
なお、温度の変化に対するサーミスタの抵抗の変化は比較的遅いため、閾値ΔVtは、通常１００ｍｓの間に変化しないと想定される電圧、例えば、2.0Vに設定される。
【００６６】
ステップＳ３５において、診断部６１は、内部のカウンタ値をクリアする。
【００６７】
ステップＳ３６において、診断部６１は、温度センサ２２の検出電圧が適正な範囲内であり、かつ、温度センサ２２の検出電圧の変化量が想定範囲内であるため、温度センサ２２が正常であると判定する。そして、診断部６１は、温度センサ２２が正常であることをDuty設定部７１に通知する。その後、温度センサ診断処理は終了する。
【００６８】
一方、ステップＳ３２において、温度センサ２２の検出電圧が閾値Vt1より大きいと判定された場合、ステップＳ３３において、温度センサ２２の検出電圧が閾値Vt2より小さいと判定された場合、または、今回と前回の温度センサ２２の検出電圧の差の絶対値が閾値ΔVt以上であると判定された場合、処理はステップＳ３７に進む。すなわち、温度センサ２２の検出電圧が適正な範囲であり、かつ、検出電圧の変化量が想定範囲内であるという所定の条件から検出電圧（すなわち、検出温度）が外れている場合、換言すれば、検出電圧が温度センサ２２の正常な特性から外れている場合、処理はステップＳ３７に進む。
【００６９】
ステップＳ３７において、診断部６１は、内部のカウンタ値が所定の閾値Nt以上であるか否かを判定する。カウンタ値が閾値Nt未満であると判定された場合、処理はステップＳ３８に進む。すなわち、温度センサ２２の検出電圧が適正範囲から外れている状態の継続時間、および、検出電圧の変化量が想定範囲から外れている状態の継続時間が、ともにカウンタ値の閾値Ntで規定される時間（以下、異常判定時間と称する）未満である場合、処理はステップＳ３８に進む。
【００７０】
なお、温度センサ２２の検出電圧が適正範囲から外れている場合と、検出電圧の変化量が想定範囲から外れている場合とで、閾値Ntの値を変えて、異常判定時間を変えるようにしてもよい。
【００７１】
ステップＳ３８において、診断部６１は、内部のカウンタ値をインクリメントする。
【００７２】
ステップＳ３９において、診断部６１は、温度センサ２２の状態が不定であると判定する。なお、温度センサ２２の状態が不定であるとは、温度センサ２２が正常であるか異常であるかの判定が確定していない状態であることをいう。そして、診断部６１は、温度センサ２２の状態が不定であることをDuty設定部７１に通知する。その後、温度センサ診断処理は終了する。
【００７３】
一方、ステップＳ３７において、カウンタ値が閾値Nt以上であると判定された場合、処理はステップＳ４０に進む。すなわち、温度センサ２２の検出電圧が適正範囲から外れている状態の継続時間、および、検出電圧の変化量が想定範囲から外れている状態の継続時間の少なくとも一方が、異常判定時間以上である場合、処理はステップＳ４０に進む。
【００７４】
ステップＳ４０において、診断部６１は、温度センサ２２が異常であると判定する。そして、診断部６１は、温度センサ２２が異常であることをDuty設定部７１に通知する。その後、温度センサ診断処理は終了する。
【００７５】
［出力制御処理の続き］
図６に戻り、ステップＳ２において、Duty設定部７１は、診断部６１による温度センサ２２の診断結果に基づいて、温度センサ２２が異常であるか否かを判定する。温度センサ２２が異常でないと判定された場合、処理はステップＳ３に進む。
【００７６】
ステップＳ３において、Duty設定部７１は、診断部６１による温度センサ２２の診断結果に基づいて、温度センサ２２の状態が不定であるか否かを判定する。温度センサ２２の状態が不定でないと判定された場合、すなわち、温度センサ２２が正常であると判定された場合、処理はステップＳ４に進む。
【００７７】
ステップＳ４において、Duty設定部７１は、温度センサ２２により検出された温度が所定の閾値Tt1以上であるか否かを判定する。具体的には、Duty設定部７１は、所定のデータまたは数式に基づいて、温度センサ２２から供給される検出電圧を温度に換算する。そして、Duty設定部７１が、温度センサ２２により検出された温度が閾値Tt1未満であると判定した場合、処理はステップＳ５に進む。
【００７８】
なお、閾値Tt1は、FET３２が故障せずに動作可能な温度の最大値である最大許容温度より少し低い温度に設定される。例えば、最大許容温度が130℃の場合、閾値Tt1は100℃に設定される。
【００７９】
一方、ステップＳ３において、温度センサ２２の状態が不定であると判定された場合、ステップＳ４の処理はスキップされ、処理はステップＳ５に進む。
【００８０】
ステップＳ５において、Duty設定部７１は、出力電流が所定の閾値It以上であるか否かを判定する。具体的には、Duty設定部７１は、電流センサ２３から供給される信号に基づいて、変圧部２１の出力電流を検出し、閾値Itと比較する。そして、Duty設定部７１が、出力電流が閾値It未満であると判定した場合、処理はステップＳ６に進む。
【００８１】
なお、閾値Itは、DCDCコンバータ１２と低圧バッテリ１４との間の配線抵抗による電圧降下の影響が無視できないレベルとなる出力電流の値に設定される。例えば、閾値Itは、30Aに設定される。
【００８２】
ステップＳ６において、駆動部６３は、通常制御を行う。すなわち、駆動部６３は、温度センサ２２により検出された温度を考慮せずにFET３２を駆動し、変圧部２１の出力電圧を制御する。この通常制御には、例えば、各種の公知の制御方法を採用することが可能である。
【００８３】
例えば、駆動部６３は、変圧部２１の出力電圧が所定の電圧（例えば、１２Ｖ）に保たれるようにFET３２の駆動信号のDuty比を制御する。あるいは、例えば、駆動部６３は、温度センサ２２により検出された温度に関わらず、変圧部２１の出力電圧の変化が所定の範囲内になるように、FET３２の駆動信号のDuty比を制御する。あるいは、例えば、駆動部６３は、DCDCコンバータ１２の負荷の状況に応じて、変圧部２１の出力電圧または出力電流の少なくとも一方を制御する。
【００８４】
このとき、例えば、駆動部６３は、出力電圧の指令値と実際の変圧部２１の出力電圧が等しくなるようにフィードバック制御を行う。例えば、駆動部６３が、CPU（Central Processing Unit）などのプロセッサにより構成される場合、PID（Proportional Integral Differential ）制御が行われる。具体的には、Duty設定部７１は、PID制御の一般的な式である次式（１）によりDuty比を算出する。
【００８５】
Duty比＝Gp×（V−V指令）＋Gd×d（V−V指令）＋Gi×∫（V−V指令）dt
・・・（１）
【００８６】
なお、Gp、Gd、Giは定数であり、Vは変圧部２１の出力電圧の検出値、V指令は変圧部２１の出力電圧の指令値（出力電圧の目標値）である。従って、V−V指令は、出力電圧の目標値と実際の出力電圧の偏差（誤差）となる。
【００８７】
駆動信号出力部７２は、各FET３２に供給する駆動信号のDuty比を式（１）により算出した値に設定して、変圧部２１の出力電圧を制御する。
【００８８】
また、例えば、駆動部６３を、オペアンプなどの電子部品により構成して、公知の方法により変圧部２１の出力電圧のフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００８９】
このように、検出された温度が閾値Tt1未満、かつ、出力電流が閾値It未満の場合、FET３２の過熱故障が発生する恐れが少なく、配線抵抗による電圧降下も小さいため、温度および電圧降下を考慮せずに、出力電圧を目標電圧に保つ通常制御が行われる。
【００９０】
また、温度センサ２２の状態が不定であると判定され、かつ、出力電流が閾値It未満の場合、検出された温度の信頼度が低く、かつ、配線抵抗による電圧降下が小さいため、同様に温度および電圧降下を考慮せずに、出力電圧を目標電圧に保つ通常制御が行われる。
【００９１】
その後、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理が実行される。
【００９２】
一方、ステップＳ５において、出力電流が所定の閾値It以上であると判定された場合、処理はステップＳ７に進む。
【００９３】
ステップＳ７において、駆動部６３は、電圧降下加算出力制御を行う。その後、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理が実行される。
【００９４】
［電圧降下加算出力制御］
ここで、図８のフローチャートを参照して、電圧降下加算出力制御の詳細について説明する。
【００９５】
出力電圧が閾値It以上になると、配線抵抗による電圧降下により出力電圧が所定の許容範囲を下回る恐れがある。そこで、駆動部６３は、配線抵抗の影響を打ち消すように、Duty比の補正を行う。
【００９６】
具体的には、ステップＳ６１において、Duty設定部７１は、次式（２）により、Duty比の補正量を算出する。
【００９７】
補正量＝a×（I×R（1＋b×T））  ・・・（２）
【００９８】
ここで、Iは出力電流、Rは配線抵抗、Tは検出温度を表す。また、a，bは所定の値の係数である。
【００９９】
配線抵抗は、例えば、電線の抵抗、回路抵抗、および、端子やコネクタの接続部の抵抗等により生じるものであり、式（２）の配線抵抗Rは、実測または計算により予め求められている。しかし、配線抵抗は、主に金属（例えば、銅）でできているため、抵抗値が温度により上昇する。そこで、式（２）において、配線抵抗Rに（1＋b×T）を乗じることにより、配線抵抗Rの温度補正を行っている。従って、式（２）のI×R（1＋b×T）は、温度補正を行った配線抵抗による電圧降下量を表す。
【０１００】
また、FET３２の駆動信号のDuty比と変圧部２１の出力電圧とは比例関係にあるので、配線抵抗による電圧降下分を補償するには、Duty比を大きくすればよい。式（２）の係数aは、正の値の係数であり、配線抵抗による電圧降下を補償する度合いを決めるための係数である。
【０１０１】
なお、係数a，bは、例えば、実験により求められる。
【０１０２】
ここで、係数a，bの設定方法の一例について簡単に説明する。
【０１０３】
例えば、仮に配線抵抗がハーネスのみにより生じると仮定し、そのハーネスのサイズが8sq、5mとすると、20℃時のハーネス抵抗R20、0℃時のハーネス抵抗R0は、次式（３）、（４）により求められる。
【０１０４】
R20＝ρ×L／S＝1.68×10-10×5m／8mm2≒1.31mΩ  ・・・（３）
R0＝R20×(１＋α20（0℃‐20℃）)
＝1.31×(1+0.00393×-20))≒1.21mΩ  ・・・（４）
【０１０５】
ここで、ρは銅の体積固有抵抗、αは導体温度抵抗係数（α20は20℃での係数）を表す。
【０１０６】
ハーネスの抵抗は温度を変数とする１次関数により表すことができるので、温度がT℃の時のハーネスの抵抗Rは、次式（５）により求められる。
【０１０７】
R＝R0×(1+α0（T℃‐0℃）)＝R0×(1+0.004265×Ｔ)  ・・・（５）
【０１０８】
従って、式（２）の定数bは、0.004265となる。
【０１０９】
また、この場合、出力電流が60A、温度が20℃のときのハーネスによる電圧降下量ΔV＝RI＝0.00131×60＝0.79Vとなる。従って、このとき、出力電圧が0.79V上昇するようにDuty比を補正すればよい。
【０１１０】
例えば、変圧部２１の入力電圧を334V、トランス３４の巻線比を8:1とすると、出力電圧を0.79V上げるには、0.79／（334／8）×100％＝1.9％だけDuty比を増やせばよい。従って、式（２）に補正量＝1.9％、I＝60A、R（1＋b×T）＝1.31mΩを代入すると、係数aの値は2.4となる。ただし、係数ａの値は、入力電圧により変化する。
【０１１１】
図８の説明に戻り、ステップＳ６２において、Duty設定部７１は、現在のDuty比にステップＳ６１の処理で求めた補正量を加算することにより、Duty比を補正する。Duty設定部７１は、補正後のDuty比を駆動信号出力部７２に出力する。駆動信号出力部７２は、各FET３２に供給する駆動信号のDuty比を補正された値に変更する。その後、電圧降下加算出力制御は終了する。
【０１１２】
［出力制御処理の続き］
図６に戻り、ステップＳ４において、温度が閾値Tt1以上であると判定された場合、処理はステップＳ８に進む。
【０１１３】
ステップＳ８において、駆動部６３は、温度抑制出力制御を実行する。
【０１１４】
［温度抑制出力制御の詳細］
ここで、図９のフローチャートを参照して、温度抑制出力制御の詳細について説明する。
【０１１５】
温度が閾値Tt1以上である場合、温度上昇がそのまま続くと、FET３２が過熱して故障する恐れがある。そこで、温度抑制出力制御により、FET３２の発熱を抑制するように、Duty比が補正される。
【０１１６】
ステップＳ８１において、Duty設定部７１は、次式（６）により、Duty比の補正量を算出する。
【０１１７】
補正量＝c×（T−Tt1）  ・・・（６）
【０１１８】
ここで、Tは検出温度を表し、cは所定の値の係数である。なお、係数cは実験などにより決められる。例えば、温度が130℃のとき、Duty比を6％低下させるようにした場合、係数c＝0.2となる。
【０１１９】
ステップＳ８２において、Duty設定部７１は、電源マネージメントECU１５からの情報に基づいて、低圧負荷１６の駆動要求があるか否かを判定する。低圧負荷１６の駆動要求がないと判定された場合、処理はステップＳ８３に進む。
【０１２０】
ステップＳ８３において、Duty設定部７１は、現在のDuty比からステップＳ８２の処理で求めた補正量を引いた値に、Duty比を補正する。Duty設定部７１は、補正後のDuty比を駆動信号出力部７２に出力する。駆動信号出力部７２は、各FET３２に供給する駆動信号のDuty比を補正後の値に変更する。
【０１２１】
上述した式（６）により、検出した温度と閾値Tt1との差が大きくなるほど、補正量が大きくなり、Duty比が小さくなる。従って、出力電流が減少し、FET３２、トランス３４、ダイオード３５ａ,３５ｂ、および、配線等で生じる損失が減り、発熱量が抑制され、FET３２および周囲の温度上昇が抑制され、FET３２の過熱が防止される。
【０１２２】
その後、温度抑制出力制御は終了する。
【０１２３】
一方、ステップＳ８２において、低圧負荷１６の駆動要求があると判定された場合、処理はステップＳ８４に進む。
【０１２４】
ステップＳ８４において、Duty設定部７１は、低圧負荷１６の駆動要求が所定の時間継続しているか否かを判定する。まだ低圧負荷１６の駆動要求が所定の時間継続していないと判定された場合、処理はステップＳ８５に進む。
【０１２５】
ステップＳ８５において、Duty設定部７１は、検出された温度が所定の閾値Tt2以上であるか否かを判定する。検出された温度が閾値Tt2未満であると判定された場合、処理はステップＳ８６に進む。
【０１２６】
なお、閾値Tt2は、例えば、上述したFET３２の最大許容温度に設定される。例えば、FET３２の最大許容温度が130℃の場合、閾値Tt2は130℃に設定される。
【０１２７】
ステップＳ８６において、Duty設定部７１は、現在のDuty比からステップＳ８２の処理で求めた補正量を引き、さらに負荷加算を加えた値に、Duty比を補正する。ここで負荷加算とは、駆動要求のある低圧負荷１６の負荷量に応じて設定される補正量である。Duty設定部７１は、補正後のDuty比を駆動信号出力部７２に出力する。駆動信号出力部７２は、各FET３２に供給する駆動信号のDuty比を補正後の値に設定する。
【０１２８】
これにより、FET３２の過熱故障が発生しない範囲で、できる限り低圧負荷１６が正常に動作させることが可能になる。
【０１２９】
その後、温度抑制出力制御は終了する。
【０１３０】
一方、ステップＳ８５において、温度センサ２２により検出された温度が閾値Tt2以上であると判定された場合、処理はステップＳ８３に進み、上述したステップＳ８３の処理が実行され、低圧負荷１６の負荷量を考慮せずに、Duty比が補正される。すなわち、温度が閾値Tt2以上である場合、すぐに温度上昇を抑制しないと、FET３２の過熱故障が発生する可能性が高いため、低圧負荷１６を正常に動作させることよりも、出力電圧を下げ、温度を下げることが優先して行われる。その後、温度抑制出力処理は終了する。
【０１３１】
また、ステップＳ８４において、低圧負荷１６の駆動要求が所定の時間継続していると判定された場合も、処理はステップＳ８３に進み、上述したステップＳ８３の処理が実行される。すなわち、低圧負荷１６の駆動要求の開始から所定の時間が経過した後は、突入電流等の一時的な過電流が発生する可能性が低いため、出力電圧を下げ、温度を下げることが優先して実行される。その後、温度抑制出力処理は終了する。
【０１３２】
［出力制御処理の続き］
図６に戻り、ステップＳ２において、温度センサ２２が異常であると判定された場合、処理はステップＳ９に進む。
【０１３３】
ステップＳ９において、Duty設定部７１は、電源マネージメントECU１５からの情報に基づいて、低圧バッテリ１４のSOC（State of Charge、充電率）が所定の閾値St以上であるか否かを判定する。低圧バッテリ１４のSOCが閾値St未満であると判定された場合、処理はステップＳ１０に進む。
【０１３４】
ステップＳ１０において、駆動部６３は、Duty比を最低電圧Duty比に設定する。ここで、最低電圧Duty比とは、低圧バッテリ１４の充電に必要な最低限の電圧をDCDCコンバータ１２から出力するために必要なDuty比のことである。なお、最低電圧Duty比は、変圧部２１への入力電圧、すなわち、高圧バッテリ１１の電圧により変動する。例えば、低圧バッテリ１４の充電に必要な最低限の電圧を9Vとした場合、入力電圧が220Vのときの最低電圧Duty比は約60％、入力電圧が334Vのときの最低電圧Duty比は約42％、入力電圧が400Vのときの最低電圧Duty比は約37％となる。
【０１３５】
Duty設定部７１は、最低電圧Duty比を駆動信号出力部７２に出力する。駆動信号出力部７２は、各FET３２に供給する駆動信号のDuty比を最低電圧Duty比に変更する。これにより、変圧部２１の出力電圧が低圧バッテリ１４の充電に必要な最低限の電圧まで下げられる。
【０１３６】
ステップＳ１１において、ステップＳ５の処理と同様に、出力電流が閾値It以上であるか否かが判定される。出力電流が閾値It未満であると判定された場合、処理はステップＳ９に戻る。その後、ステップＳ９において、低圧バッテリ１４のSOCが閾値St以上であると判定されるか、ステップＳ１１において、出力電流が閾値It以上であると判定されるまで、ステップＳ９乃至Ｓ１１の処理が繰り返し実行される。これにより、温度センサ２２が異常の場合でも、温度の上昇を抑制しつつ、低圧バッテリ１４の充電が継続され、低圧バッテリ１４の容量不足により、低圧負荷１６が動作しなくなることが防止される。
【０１３７】
一方、ステップＳ９において、低圧バッテリ１４のSOCが閾値St以上であると判定された場合、または、ステップＳ１１において、出力電流が閾値It以上であると判定された場合、処理はステップＳ１２に進む。
【０１３８】
ステップＳ１２において、DCDCコンバータ１２は出力を停止する。具体的には、Duty設定部７１は、駆動信号の出力の停止を駆動信号出力部７２に指令し、駆動信号出力部７２は、FET３２への駆動信号の供給を停止する。これにより、DCDCコンバータ１２の出力が停止される。
【０１３９】
すなわち、温度センサ２２が異常の場合、FET３２の過熱を検出できないため、出力電流が閾値It以上になったとき、DCDCコンバータ１２の出力が停止される。これにより、例えば、短絡故障等の異常により変圧部２１に過電流が流れ、FET３２の過熱故障が発生することが防止される。
【０１４０】
また、温度センサ２２が異常の場合、低圧バッテリ１４のSOCが閾値St以上である場合、または、閾値St以上になったとき、低圧バッテリ１４の容量不足により、低圧負荷１６が動作しなくなる可能性が低いため、DCDCコンバータ１２の出力が停止される。
【０１４１】
その後、出力制御処理は終了する。
【０１４２】
以上のようにして、温度センサ２２の異常により温度異常を検出できずに、FET３２の過熱故障等により、DCDCコンバータ１２に異常が発生してしまうことを防止することができる。
【０１４３】
また、温度センサ２２に異常が発生し、正常に温度を検出できなくなった場合でも、異常が発生する恐れがない範囲で適切にDCDCコンバータ１２を動作させることができ、低圧負荷１６が安定して動作させることができる。
【０１４４】
＜２．変形例＞
以上の説明では、出力電流を用いてDuty比の制御を行う例を示したが、電流センサ２３を変圧部２１の入力部に設け、入力電流を検出し、入力電流を用いてDuty比の制御を行うようにしてもよい。
【０１４５】
また、電流センサ２３の代わりに、シャント抵抗を設け、シャント抵抗の両端の電圧を測定することにより間接的に電流を求めるようにしてもよい。
【０１４６】
さらに、以上の説明では、本発明を電動車両用のDCDCコンバータ１２に適用する例を示したが、その他の用途のDCDCコンバータに適用することが可能である。
【０１４７】
また、本発明は、DCDCコンバータ以外にも、スイッチング素子を用いた電力変換装置、例えば、整流器、インバータ等にも適用することが可能である。
【０１４８】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０１４９】
図１０は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。
【０１５０】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）２０１，ROM（Read Only Memory）２０２，RAM（Random Access Memory）２０３は、バス２０４により相互に接続されている。
【０１５１】
バス２０４には、さらに、入出力インタフェース２０５が接続されている。入出力インタフェース２０５には、入力部２０６、出力部２０７、記憶部２０８、通信部２０９、及びドライブ２１０が接続されている。
【０１５２】
入力部２０６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部２０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部２０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部２０９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ２１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１を駆動する。
【０１５３】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU２０１が、例えば、記憶部２０８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース２０５及びバス２０４を介して、RAM２０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１５４】
コンピュータ（CPU２０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア２１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０１５５】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア２１１をドライブ２１０に装着することにより、入出力インタフェース２０５を介して、記憶部２０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部２０９で受信し、記憶部２０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM２０２や記憶部２０８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１５６】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１５７】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【０１５８】
さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  車載システム
１１  高圧バッテリ
１２  DCDCコンバータ
１４  低圧バッテリ
１５  電源マネージメントECU
１６  低圧負荷
２１  変圧部
２２  温度センサ
２３  電流センサ
２４  制御回路
３２ａ乃至３２ｄ  FET
６１  診断部
６２  出力電圧検出部
６３  駆動部
７１  Duty設定部
７２  駆動信号出力部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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