(57)【要約】【課題】過渡応答時に出力電圧の上昇を抑え、構成部品の耐圧を下げることができる電力変換装置を提供する。【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、主スイッチング素子１０２を有する電力変換回路１０と、主スイッチング素子１０２を制御する制御回路１６とを備えている。制御回路１６は、目標電圧と出力電圧の偏差をフィードバック制御して主スイッチング素子１０２のオン、オフのデューティ比を規定するＰＷＭ信号を出力する。過渡応答時には、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量が、予め設定されている所定の制限値以下となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量を制限することで、電力変換回路１０の出力電圧の急激な変化を抑えることができる。そのため、電力変換回路１０の出力電圧の上昇を緩和することができる。従って、電力変換回路１０の構成部品の耐圧を下げることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子をオン、オフすることで、入力された電圧をデューティ比に応じた電圧に変換して出力する電力変換装置において、
前記制御手段は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御手段は、PWM信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の両方を制限することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
出力端子がバッテリに接続される電力変換手段を有し、
前記制御手段は、前記電力変換手段と前記バッテリの間が断線していないときには、前記バッテリの端子電圧が目標電圧になるように前記スイッチング素子を制御し、前記電力変換手段と前記バッテリの間が断線したときには、前記電力変換手段の出力端子の電圧が目標電圧となるように前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記電力変換手段と前記バッテリの間の断線の有無に伴って制御状態が切替わったときに、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記バッテリの端子に接続されるとともに、前記制御手段に接続され、前記バッテリの端子電圧を検出して前記制御手段に出力する電圧検出手段を有し、
前記制御手段は、前記電圧検出手段と前記制御手段の間が断線したとき、又は、断線後に接続したときに、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記電圧検出手段の出力が閾値未満となったときに、前記電圧検出手段と前記制御手段の間が断線したと判断し、断線したと判断した後の一定期間、又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記電力変換手段の出力電圧の時間変化量が閾値を超えたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御手段は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかが制限値以下となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量の前記制限値は、前記電力変換手段の入力電圧が高くなるに従って小さくなることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
ＰＷＭ信号の最大デューティ比の前記制限値は、前記電力変換手段の入力電圧が高くなるに従って小さくなることを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記電力変換手段の出力電圧が上昇するように前記スイッチング素子を制御するときに、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
出力電圧が目標電圧以上であり、制御量を増大するとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
目標電圧が閾値以上のとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
出力電圧と目標電圧の差が閾値以上のとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
フィードバックゲインを小さくすることで、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量を制限することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
目標電圧に応じてＰＷＭ信号の最大デューティ比の制限値を設定することを特徴とする請求項1〜１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
電力変換手段の出力端子の電圧値に応じてＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかの制限値を設定することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
車両に搭載され、入力された電圧を変換して出力することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子をオン、オフすることで、入力された電圧を変換して出力する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチング素子をオン、オフすることで、入力された電圧を変換して出力する電力変換装置として、例えば特許文献１に開示されている電力変換システムがある。
【０００３】
この電力変換回路と、電圧センサと、電流センサと、制御回路とを備えている。電力変換回路は、スイッチング素子を有し、スイッチング素子をオン、オフすることで入力された電圧を変換して出力する。電圧センサは、電力変換回路の入力電圧及び出力電圧を検出する手段として制御回路の制御演算部に接続され、電流センサは、電力変換回路の出力電流を検出する手段として前記制御演算部に接続されている制御演算部は、電圧センサ及び電流センサの検出した入出力電圧及び出力電流に基づいて、スイッチング素子をオン、オフするためのＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）を出力し、スイッチング素子を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、電力変換回路の出力電圧を検出する電圧センサと制御回路内の制御演算部の間が断線すると、制御演算部は、出力電圧が低下したと判断し、ＰＷＭ信号のデューティ比を急激に拡大する。そのため、断線を検出するまでの間、電力変換回路の２次側の出力電圧が一次的に上昇してしまう。従って、このような出力電圧の一時的な上昇を考慮した充分な耐圧のある部品を２次側及び２次側に接続される回路に用いて電力変換回路を構成しなければならず、コストが上昇してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような過渡応答時における出力電圧の上昇を抑え、構成部品の耐圧を下げることができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題に対しＰＷＭ信号の時間に対するデューティ比変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することで、断線等に伴う出力電圧の上昇時間や、２次側の出力電圧値を抑え、２次側の部品の耐圧を低減する。
【０００８】
すなわち、請求項１に記載の電力変換装置は、スイッチング素子を有し、スイッチング素子をオン、オフすることで、入力された電圧をデューティ比に応じた電圧に変換して出力する電力変換装置において、制御手段は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比のうち少なくともいずれかを制限することを特徴とする。ここで、デューティ比とは、スイッチング素子のオン、オフの時間比率のことである。
【０００９】
この構成によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量を制限することで、電力変換手段の出力電圧の急激な変化を抑え出力電圧の上昇を緩和することができる。そのため、一時的な過渡応答が発生する場合であっても、電力変換手段の構成部品の耐圧を下げることができる。また、最大デューティ比を制限することで、過渡応答の応答時間の長い場合であっても、２次側出力電圧を制限することで、電力変換手段の構成部品の耐圧を下げることができる。
【００１０】
請求項２に記載の電力変換装置は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の両方を制限することを特徴とする。この構成によれば、前述したように、2次側出力電圧の上昇を抑制することができ、電力変換手段の２次側部品の耐圧を低減することができる。
【００１１】
請求項３に記載の電力変換装置は、出力端子がバッテリに接続される電力変換手段を有し、制御手段は、電力変換手段とバッテリの間の断線有無が断線していないときには、バッテリの端子電圧が目標電圧になるようにスイッチング素子を制御し、電力変換手段とバッテリの間が断線したときには、電力変換手段の出力端子の電圧が目標電圧となるようにスイッチング素子を制御することを特徴とする。この構成によれば、電力変換手段側で、電力変換手段とバッテリの間が断線した場合、バッテリから負荷に電力が供給され、バッテリの電圧が低下する。それに伴って、電力変換手段の出力端子の電圧が上昇するため、電力変換手段の出力端子の電圧の制御に切替わる。しかし、制御状態が切替わるまでの間、電力変換手段の出力電圧は上昇するが、デューティ比の時間変化量を制限することで、電圧上昇を抑制することができる。また、最大デューティ比を制限することで、上昇する電圧の最大値を制限することができる。そのため、電力変換手段の構成部品の耐圧を下げることができる。
【００１２】
請求項４に記載の電力変換装置は、制御手段は、電力変換手段とバッテリの間の断線の有無に伴って制御状態が切替わったときに、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、制御手段は、電力変換手段とバッテリの間の断線の有無に伴って制御状態が切替わる。断線した電力変換手段とバッテリの間が再接続されると、再度制御状態が切替わる。この場合、バッテリから負荷へ電力が供給され、バッテリの電圧が低下している状態で切替わることになるため、目標電圧との差が大きくなる。そのため、一般的にはフィードバック制御に伴い出力電圧が過渡的に大きくなるが、制御状態が切替わったときに、PWM信号のデューティ比の時間変化量を制限することで、過渡的な電圧上昇を抑制することができる。また、最大デューティ比を制限することで、電圧上昇を抑えることができる。従って、電力変換手段の２次側部品を低耐圧化することができる。
【００１３】
請求項５に記載の電力変換装置は、バッテリの端子に接続されるとともに、制御手段に接続され、バッテリの端子電圧を検出して制御手段に出力する電圧検出手段を有し、制御手段は、電圧検出手段と制御手段の間が断線したとき、又は、断線後に接続したときに、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、電圧検出手段と制御手段の間が断線すると、バッテリの端子電圧が低下したと判断し、バッテリの端子電圧が目標電圧となるようにスイッチング素子を制御する。そのため、電力変換手段の出力電圧の過渡的な変化が発生し、出力電圧が上昇する。しかし、デューティ比の時間変化量を制限することで、制御を切替わるまでの期間の２次側電圧の上昇を抑制することができる。また、最大デューティ比を制限することで、２次側最大電圧を抑制することができる。
【００１４】
請求項６に記載の電力変換装置は、制御手段は、電圧検出手段の出力が閾値未満となったときに、電圧検出手段と制御手段の間が断線したと判断し、断線したと判断した後の一定期間、又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、電圧検出手段と制御手段の間の断線を確実に判断することできる。電圧検出手段と制御手段の間が断線した後の一定期間、又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間は、バッテリ端子電圧のフィードバック制御により出力電圧が上昇する過渡的な変化が発生することとなる。しかし、制御手段は、これらの期間、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量を制限する。そのため、電圧検出手段と制御手段の間の断線に伴う電力変換手段の出力電圧の過渡的な上昇が抑制される。従って、その抑制している期間に制御状態を切替えることにより、2次側の部品耐圧を抑制することができる。
【００１５】
請求項７に記載の電力変換装置は、制御手段は、電力変換手段の出力電圧の時間変化量が閾値を超えたとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくもいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、断線などの検出手段を別途設けることなく、電力変換手段の過渡的な出力電圧の上昇を確実に判断することができる。そのため、電力変換手段の出力電圧の上昇を効率よく緩和することができる。
【００１６】
請求項８に記載の電力変換装置は、制御手段は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかが制限値以下となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力することを特徴とする。この構成によれば、予め過渡応答速度を予測し、デューティ比の時間変化量に対して制限値を設けることで、出力電圧の上昇を抑えることができる。また、最大デューティ比に対する制限値を設けることで、２次側最大電圧を抑制することができる。そのため、電力変換手段の出力電圧の変化を確実に緩和することができる。
【００１７】
請求項９に記載の電力変換装置は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量の制限値は、電力変換手段の入力電圧が高くなるに従って小さくなることを特徴とする。通常制御時のデューティ比は、入力電圧が高い場合には一般的に小さく、入力電圧が低い場合には大きくなる。そのため、デューティ比の時間変化量の制限値を一定値に設定すると、出力電圧への影響が大きい、入力電圧が高い場合を考慮して設定することになり、デューティ比の時間変化量の制限値が小さくなるため、入力電圧が低い場合の出力の応答性を低下させる可能性がある。そこで、入力電圧が高くなるに従って制限値を小さくすることで、制御応答性を損なうことなく最適化することができ、出力電圧の変化を効率よく緩和することができる。
【００１８】
請求項１０に記載の電力変換装置は、ＰＷＭ信号の最大デューティ比の制限値は、電力変換手段の入力電圧が高くなるに従って小さくなることを特徴とする。この構成によれば、前記請求項９に記載の電力変換装置と同様に、入力電圧が高い場合を基準に最大デューティ比を設定すると、入力電圧が低い場合には、目標電圧を出力するためのデューティ比が不足し、出力電圧が確保できなくなる可能性がある。そこで、入力電圧が高くなるに従って制限値を小さくすることで、制御応答性を損なわせず最適化すること、また、出力電圧不足の可能性を回避することが可能な上、出力電圧の上昇を効率よく緩和することができる。
【００１９】
請求項１１に記載の電力変換装置は、制御手段は、電力変換手段の出力電圧が上昇するようにスイッチング素子を制御するとき、すなわちデューティ比を拡大するときに、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、出力電圧の検出線や出力線などの断線検出手段を不要とし、また、入力電圧や負荷急変時などその他、過渡変動に対しても、電力変換手段の出力電圧の上昇を抑制することができる。
【００２０】
請求項１２に記載の電力変換装置は、出力電圧が目標電圧以上で、制御量（デューティ比）を増大するとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、出力電圧が目標電圧以上であり、制御量を増大する場合に、デューティ比の時間変化量等を制限することで、出力電圧が目標電圧未満の場合に、必要な出力電圧応答性を確保しつつ出力電圧上昇を抑制することができる。
【００２１】
請求項１３に記載の電力変換装置は、目標電圧が閾値以上のとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、目標出力電圧幅が広い場合において、目標電圧が低く設定された場合には、デューティ比の時間変化量等の制限値を無くすとともに、制御応答性を確保し、出力電圧の上昇に余裕がない目標電圧が高く設定された場合には、制限することで、制御応答性を確保しつつ、電力変換手段の２次側部品を低耐圧化することができる。
【００２２】
請求項１４に記載の電力変換装置は、出力電圧と目標電圧の差が閾値以上のとき、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかを制限することを特徴とする。この構成によれば、出力電圧と目標電圧との差により、デューティ比の時間変化量等の制限を行うことで、2次側部品の耐圧を許容する閾値に設定することにより、幅広い目標電圧の範囲で制御応答性を確保しつつ低耐圧化することができる。
【００２３】
請求項１５に記載の電力変換装置は、デューティ比の変動幅を制限する変わりに、フィードバックゲインを小さく切替えることにより、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量を制限することを特徴とする。この構成によれば、フィードバックゲインを小さくすることで出力電圧応答を遅くすることにより、デューティ比の拡大を抑制し、2次側の出力電圧の上昇を抑制する。この場合、安定したフィードバックゲインを選択することにより、制御状態を保ちつつ出力電圧の上昇を抑え、電力変換手段の２次側部品を低耐圧化することができる。
【００２４】
請求項１６に記載の電力変換装置は、目標電圧に応じてＰＷＭ信号の最大デューティ比の制限値を設定することを特徴とする。この構成によれば、目標電圧が変化する場合において、マップにより、通常制御時のデューティ比が大きくなる目標電圧が高い場合には、最大デューティ比を小さく、通常制御時のデューティ比が小さくなる目標電圧が低い場合には、最大デューティ比を大きく設定することで、目標電圧が低い場合における制御性能を落とすことなく２次側の出力電圧の増大を抑制できる。
【００２５】
請求項１７に記載の電力変換装置は、電力変換手段の出力端子の電圧値に応じてＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の少なくともいずれかの制限値を設定することを特徴とする。この構成によれば、電力変換装置の出力端子の電圧値に応じ、デューティ比の時間変化量等の制限値を設定することで、現在の電圧から上昇電圧を推測し、制限値を設けることができる。そして、出力端子の電圧が低い場合には、上昇電圧に対し余裕があるためデューティ比制限値を大きく設定し、逆に高い場合には、余裕が無くなるため小さく設定することで、制御応答性を損なうことなく２次側出力電圧の上昇を抑制できる。
【００２６】
請求項１８に記載の電力変換装置は、車両に搭載され、入力された電圧を変換して出力することを特徴とする。この構成によれば、車両に搭載された電力変換装置の構成部品の耐圧を下げることができる。ハイブリッドやＥＶなどの車両においては、主機、補機系の２電圧系統間に電力変換装置が用いられる。これらにおいては、入出力負荷の変動が大きく過渡的な動作を行う場合が多いため、本発明により効果的に低耐圧化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータ装置の回路図である。
【図２】図１における制御回路のブロック図である。
【図３】電力変換回路の出力電圧波形を示すグラフである。
【図４】第１実施形態の変形例１における電力変換回路の入力電圧に対するデューティ比変化量制限値のマップである。
【図５】第１実施形態の変形例２における電力変換回路の出力電圧に対するデューティ比変化量制限値のマップである。
【図６】第１実施形態の変形例３におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】第１実施形態の変形例４におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】第１実施形態の変形例５におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】第１実施形態の変形例７におけるデューティ比時間変化量を制限した場合の電力変換回路の出力電圧波形及び出力電圧に対するデューティ比変動幅のグラフである。
【図１０】第１実施形態の変形例８におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】第１実施形態の変形例９におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】第１実施形態の変形例１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】第１実施形態の変形例１１におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】第１実施形態の変形例１１における電力変換回路の出力電圧波形のグラフである。
【図１５】第１実施形態の変形例１２における制御回路のブロック図である。
【図１６】第２実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路のブロック図である。
【図１７】第２実施形態の変形例１における電力変換回路の入力電圧に対する最大デューティ比制限値のマップである。
【図１８】第２実施形態の変形例２における目標電圧に対する最大デューティ比制限値のマップである。
【図１９】第２実施形態の変形例３における電力変換回路の出力電圧に対する最大デューティ比制限値及びデューティ比変化量制限値のマップである。
【図２０】第２実施形態の変形例４におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２１】第２実施形態の変形例５におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２２】第２施形態の変形例７における最大デューティ比を制限した場合の電力変換回路の出力電圧波形及び出力電圧に対するデューティ比変動幅のグラフである。
【図２３】第２実施形態の変形例８におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２４】第２実施形態の変形例９におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】第２実施形態の変形例１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】第２実施形態の変形例１１におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【図２７】第２実施形態の変形例１１における電力変換回路の出力電圧波形のグラフである。
【図２８】第２実施形態の変形例１２における制御回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。第１実施形態では、本発明に係る電力変換装置を、車両に搭載され、高電圧バッテリの電圧を降圧して低電圧バッテリに供給するＤＣ−ＤＣコンバータに適用した例を示す。
【００２９】
（第１実施形態）
まず、図１を参照してＤＣ−ＤＣコンバータの構成について説明する。ここで、図１は、第１実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【００３０】
図１に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ１（電力変換装置）は、高電圧バッテリＢ１０の出力する直流高電圧を絶縁して降圧し、低電圧バッテリＢ１１（バッテリ）に供給する装置である。つまり、直流高電圧の直流電力を、直流低電圧の直流電力に変換して供給する装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、電力変換回路１０（電力変換手段）と、電圧センサ１１、１２と、バッテリ端子電圧センサ１３（電圧検出手段）と、電流センサ１４と、駆動回路１５と、制御回路１６（制御手段）とを備えている。
【００３１】
電力変換回路１０は、入力端子に接続される高電圧バッテリＢ１０の直流高電圧を絶縁して降圧し、出力端子に接続される低電圧バッテリＢ１１（バッテリ）に供給する回路である。つまり、直流高電圧の直流電力を、直流低電圧の直流電力に変換して出力する回路である。電力変換回路１０は、トランス１００、１０１と、主スイッチング素子１０２（スイッチング素子）と、コンデンサ１０３と、アクティブクランプ回路１０４と、出力側スイッチング素子１０５、１０６と、平滑コンデンサ１０７とを備えている。電力変換回路１０は、主スイッチング素子１０２をオン、オフすることで、入力された直流高電圧をデューティ比に応じた電圧に降圧して出力する。具体的には、主スイッチング素子１０２のオン期間が長くなるに従って出力電圧が高くなる。
【００３２】
トランス１００、１０１は、１次側に入力される交流電圧を降圧して２次側から出力する素子である。トランス１００は、１次コイル１００ａ、１００ｂと、２次コイル１００ｃとを備えている。トランス１０１は、１次コイル１０１ａ、１０１ｂと、２次コイル１０１ｃとを備えている。１次コイル１００ａ、１０１ａ、１０１ｂ、１００ｂは、この順番で直列接続されている。直列接続された１次コイル１００ａ、１０１ａ、１０１ｂ、１００ｂの一端に当たる１次コイル１００ａの一端は、高電圧バッテリＢ１０の正極端子に接続されている。直列接続された１次コイル１００ａ、１０１ａ、１０１ｂ、１００ｂの他端に当たる１次コイル１００ｂの一端は、コンデンサ１０３及びアクティブクランプ回路１０４に接続されている。また、２次コイル１００ｃの一端は出力側スイッチング素子１０５に、他端は平滑コンデンサ１０７にそれぞれ接続されている。２次コイル１０１ｃの一端は出力側スイッチング素子１０６に、他端は平滑コンデンサ１０７にそれぞれ接続されている。
【００３３】
主スイッチング素子１０２は、オン、オフして高電圧バッテリＢ１０から１次コイル１００ａ、１００ｂ、１０１ａ、１０１ｂに供給される電圧を制御する素子である。具体的には、ＭＯＳＦＥＴである。主スイッチング素子１０２は、オン、オフして高電圧バッテリＢ１０から入力される直流電圧を交流電圧に変換し、１次コイル１００ａ、１００ｂ、１０１ａ、１０１ｂに供給する。主スイッチング素子１０２のドレインは１次コイル１０１ａ、１０１ｂの接続点に、ソースは高電圧バッテリＢ１０の負極端子にそれぞれ接続されている。また、ゲートは、駆動回路１５に接続されている。
【００３４】
コンデンサ１０３は、主スイッチング素子１０２のスイッチングに伴って充放電され、１次コイル１００ａ、１００ｂ、１０１ａ、１０１ｂとの間でエネルギーをやり取りする素子である。コンデンサ１０３の一端は、直列接続された１次コイル１００ａ、１０１ａ、１０１ｂ、１００ｂの他端に当たる１次コイル１００ｂの一端に接続されている。また、他端は、高電圧バッテリＢ１０の負極端子に接続されている。
【００３５】
アクティブクランプ回路１０４は、主スイッチング素子１０２のオフ期間にトランス１００、１０１をリセットする回路である。アクティブクランプ回路１０４は、コンデンサ１０４ａと、副スイッチング素子１０４ｂとを備えている。副スイッチング素子１０４ｂは、ＭＯＳＦＥＴである。アクティブクランプ回路１０４は、副スイッチング素子１０４ｂが主スイッチング素子１０２と相補的にオン、オフし、主スイッチング素子１０２のオフ期間にトランス１００、１０１をリセットする。コンデンサ１０４ａと副スイッチング素子１０４ｂは、直列接続されている。具体的には、コンデンサ１０４ａの一端が、副スイッチング素子１０４ｂのドレインに接続されている。直列接続されたコンデンサ１０４ａ及び副スイッチング素子１０４ｂの一端に当たるコンデンサ１０４ａの他端は、直列接続された１次コイル１００ａ、１０１ａ、１０１ｂ、１００ｂの他端に当たる１次コイル１００ｂの一端に接続されている。また、直列接続されたコンデンサ１０４ａ及び副スイッチング素子１０４ｂの他端に当たる副スイッチング素子１０４ｂのソースは、１次コイル１０１ａ、１０１ｂの接続点に接続されている。さらに、副スイッチング素子１０４ｂのゲートは、駆動回路１５に接続されている。
【００３６】
出力側スイッチング素子１０５、１０６は、オン、オフして２次コイル１００ｃ、１０１ｃの交流電圧を整流する素子である。具体的には、ＭＯＳＦＥＴである。出力側スイッチング素子１０５は、主スイッチング素子１０２と相補的にオン、オフし、出力側スイッチング素子１０６は、主スイッチング素子１０２と同期してオン、オフし、２次コイル１００ｃ、１０１ｃの交流電圧を整流する。出力側スイッチング素子１０５のソースは平滑コンデンサ１０７に、ドレインは２次コイル１００ｃの一端にそれぞれ接続されている。また、ゲートは駆動回路１５に接続されている。出力側スイッチング素子１０６のソースは平滑コンデンサ１０７に、ドレインは２次コイル１０１ｃの一端にそれぞれ接続されている。また、ゲートは駆動回路１５に接続されている。
【００３７】
平滑コンデンサ１０７は、出力側スイッチング素子１０５、１０６によって整流された直流電圧を平滑する素子である。平滑コンデンサ１０７の一端は２次コイル１００ｃ、１０１ｃの他端に、他端は出力側スイッチング素子１０５、１０６のソースに接続されている。また、平滑コンデンサ１０７の一端は低電圧バッテリＢ１１の正極端子に、他端は低電圧バッテリＢ１１の負極端子にそれぞれ接続されている。
【００３８】
電圧センサ１１は、電力変換回路１０の入力電圧を検出するセンサである。電圧センサ１１は、直列接続された１次コイル１００ａ、１０１ａ、１０１ｂ、１００ｂの一端に当たる１次コイル１００ａの一端と、コンデンサ１０３の他端に接続されている。また、信号出力端子は、制御回路１６に接続されている。
【００３９】
電圧センサ１２は、電力変換回路１０の出力電圧を検出するセンサである。電圧センサ１２は、電力変換回路１０の出力端子である平滑コンデンサ１０７の両端に接続されている。また、信号出力端子は、制御回路１６に接続されている。
【００４０】
バッテリ端子電圧センサ１３は、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧を検出するセンサである。バッテリ端子電圧センサ１３は、低電圧バッテリＢ１１の正極端子と負極端子に接続されている。また、信号出力端子は、制御回路１６に接続されている。
【００４１】
電流センサ１４は、電力変換回路１０の出力電流を検出するセンサである。電流センサ１４は、平滑コンデンサ１０７の一端と低電圧バッテリＢ１１の正極端子の間に介装されている。また、信号出力端子は、制御回路１６に接続されている。
【００４２】
駆動回路１５は、制御回路１６から出力される、後述するＰＷＭ信号に基づいて主スイッチング素子１０２、副スイッチング素子１０４ｂ及び出力側スイッチング素子１０５、１０６をオン、オフする回路である。駆動回路１５の信号入力端子は、制御回路１６に接続されている。駆動回路１５の出力端子は、主スイッチング素子１０２、副スイッチング素子１０４ｂ及び出力側スイッチング素子１０５、１０６のゲートにそれぞれ接続されている。
【００４３】
制御回路１６は、目標電圧、目標電流、電力変換回路１０の入出力電圧及び出力電流、並びに、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧に基づいて主スイッチング素子１０２、副スイッチング素子１０４ｂ及び出力側スイッチング素子１０５、１０６のオン、オフを制御する回路である。制御回路１６は、デューティ比によって、主スイッチング素子１０２、副スイッチング素子１０４ｂ及び出力側スイッチング素子１０５、１０６のデューティ比を規定するＰＷＭ信号を出力する。制御回路１６は、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線していないときには、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧が目標電圧になるように、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線したときには、電力変換回路１０の出力端子の電圧が目標電圧となるようにフィードバック演算し、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。また、電力変換回路１０の出力電流が目標電流値（閾値）を超えると、出力電流が目標電流となるようにフィードバック演算し、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。さらに、制御回路１６は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量を制限する。具体的には、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量が、予め設定されている所定の制限値以下となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。制御回路１６の信号入力端子は、電圧センサ１１、１２、バッテリ端子電圧センサ１３及び電流センサ１４の信号出力端子に接続されている。また、信号出力端子は、駆動回路１５の信号入力端子に接続されている。
【００４４】
次に、図２を参照して制御回路の構成について詳細に説明する。ここで、図２は、図１における制御回路のブロック図である。
【００４５】
制御回路１６は、マイクロコンピュータを有している。図２に示すように、制御回路１６は、ＰＩ制御演算部１６０ａ、１６０ｂと、制御電圧切替え部１６０ｃと、デューティ比変化量制限部１６０ｄと、デューティ比演算部１６０ｅと、デューティ比制限部１６０ｆと、ＰＩ制御演算部１６０ｇと、デューティ比演算部１６０ｈと、デューティ比選択部１６０ｉと、ＰＷＭ信号生成部１６０ｊとを備えている。また、バッテリ端子電圧検出線断線検出部１６０ｋと、出力断線検出部１６０ｌとを備えている。制御回路１６は、所定の周期毎に演算を繰り返し、ＰＷＭ信号を出力し、制御回路駆動のための電源として低電圧バッテリB11に接続された系統から別途供給を受ける。
【００４６】
ＰＩ制御演算部１６０ａは、目標電圧に対する低電圧バッテリＢ１１の端子電圧の偏差を比例ゲイン、積分ゲインを乗じて、フィードバック制御演算して、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量に当たるデューティ比変化量を算出し出力するブロックで、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧を制御するためのブロックである。
【００４７】
ＰＩ制御演算部１６０ｂは、目標電圧に対する電力変換回路１０の出力電圧の偏差を比例ゲイン、積分ゲインを乗じて、フィードバック制御演算して、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量に当たるデューティ比変化量を算出し出力するブロックで、電圧変換回路１０の出力端子の電圧を制御するためのブロックである。
【００４８】
制御電圧切替え部１６０ｃは、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無に応じてＰＩ制御演算部１６０ａの出力するデューティ比変化量と、ＰＩ制御演算部１６０ｂの出力するデューティ比変化量を切替えて出力するブロックである。制御電圧切替え部１６０ｃは、バッテリ端子電圧検出線の断線を検出するバッテリ端子電圧検出線断線検出部１６０ｋの検出結果と、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線を検出する出力断線検出部１６０ｌの検出結果に基づいて、ＰＩ制御演算部１６０ａの出力するデューティ比変化量と、ＰＩ制御演算部１６０ｂの出力するデューティ比変化量を切替えて出力する。バッテリ端子電圧断線検出部１６０ｋは、バッテリ端子電圧センサ１３の検出した低電圧バッテリＢ１１の端子電圧に基づいて電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無を判断する。具体的には、バッテリ端子電圧センサ１３の検出結果が所定の閾値未満となったとき、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線したと判断する。出力断線検出部１６０ｌは、制御回路１６を作動させるため制御回路１６へ入力される入力電圧と電圧センサ１２の検出した電力変換回路１０の出力端子の電圧の差分から電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１との間の断線を検出する。制御電圧切替え部１６０ｃは、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線していないときには、ＰＩ制御演算部１６０ａの演算結果に基づく制御量であるデューティ比変化量を出力し、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線したときには、ＰＩ制御演算部１６０ｂの演算結果に基づく制御量であるデューティ比変化量を出力する。
【００４９】
デューティ比変化量制限部１６０ｄは、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量を制限するブロックである。デューティ比変化量制限部１６０ｄは、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量の絶対値が、予め設定されている所定のデューティ比変化量制限値（０又は正値）以上であるときには、その絶対値がデューティ比変化量制限値となるように変更して出力する。一方、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量の絶対値が、デューティ比変化量制限値未満であるときは、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量をそのまま出力する。これにより、デューティ比変化量の絶対値が、デューティ比変化量制限値以下に制限されることとなる。
【００５０】
デューティ比演算部１６０ｅは、デューティ比変化量制限部１６０ｄの出力するデューティ比変化量に基づいてデューティ比を演算するブロックである。デューティ比演算部１６０ｅは、前回算出したデューティ比に、デューティ比変化量制限部１６０ｄの出力するデューティ比変化量を加算して今回のデューティ比を算出し出力する。
【００５１】
デューティ比制限部１６０ｆは、電力変換回路１０の入力電圧及び入力電圧変化量に応じたデューティ比制限値を出力するブロックである。これは、電力変換回路１０のスイッチング素子１０２、１０４ｂ等の部品耐圧に対する保護の目的で設定されるものである。
デューティ比制限部１６０ｆは、予め設定されている電力変換回路１０の入力電圧に対するデューティ比制限値のマップ、及び、電力変換回路１０の入力電圧変化量に対するデューティ比制限値のマップに基づいて、対応するデューティ比制限値を出力する。
【００５２】
ＰＩ制御演算部１６０ｇは、目標電流に対する電力変換回路１０の出力電流の偏差を比例、積分演算して、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量に当たるデューティ比変化量を算出し出力するブロックである。ＰＩ制御演算部１６０ｇは、電圧変換回路１０の出力電流を制御するためのブロックである。
【００５３】
デューティ比演算部１６０ｈは、ＰＩ制御演算部１６０ｇの出力するデューティ比変化量に基づいてデューティ比を演算するブロックである。デューティ比演算部１６０ｈは、前回算出したデューティ比に、ＰＩ制御演算部１６０ｇの出力するデューティ比変化量を加算して今回のデューティ比を算出し出力する。
【００５４】
デューティ比選択部１６０ｉは、デューティ比演算部１６０ｅ、１６０ｈ及びデューティ比制限部１６０ｆの出力するデューティ比から最小のデューティ比を選択して出力するブロックである。デューティ比選択部１６０ｉは、電力変換回路１０の出力電流が閾値未満のときには、デューティ比演算部１６０ｅ及びデューティ比制限部１６０ｆの出力するデューティ比から最小のデューティ比を選択して出力することとなる。一方、電力変換回路１０の出力電流が閾値を超えると、デューティ比演算部１６０ｈの出力するデューティ比が最小となり、デューティ比演算部１６０ｈの出力するデューティ比を出力することとなる。
【００５５】
ＰＷＭ信号生成部１６０ｊは、デューティ比選択部１６０ｉの出力するデューティ比に基づいてスイッチング素子の駆動用の信号を生成し駆動回路１５に出力するブロックである。
【００５６】
次に、図１及び図２を参照してＤＣ−ＤＣコンバータの動作について説明する。
【００５７】
図１において、制御回路１６は、目標電圧、目標電流、電圧センサ１１、１２によって検出された電力変換回路１０の入出力電圧、バッテリ端子電圧センサ１３によって検出された低電圧バッテリＢ１１の端子電圧、及び、電流センサ１４によって検出された電力変換回路１０の出力電流に基づいて、主スイッチング素子１０２をオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する。また、主スイッチング素子１０２と相補的に副スイッチング素子１０４ｂをオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する。さらに、主スイッチング素子１０２と相補的に出力側スイッチング素子１０５をオン、オフするためのＰＷＭ信号、及び、主スイッチング素子１０２と同期して出力側スイッチング素子１０６をオン、オフするためのＰＷＭ信号を出力する。
【００５８】
制御回路１６は、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線していないときには、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧が目標電圧になるように、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線したときには、電力変換回路１０の出力端子の電圧が目標電圧となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。また、電力変換回路１０の出力電流が閾値を超えると、出力電流が目標電流となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。さらに、制御回路１６は、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量が、予め設定されている所定の制限値以下となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。
【００５９】
ＰＷＭ信号が入力されると、駆動回路１５は、ＰＷＭ信号のデューティ比に従って、主スイッチング素子１０２と副スイッチング素子１０４ｂとを相補的にオン、オフする。
【００６０】
主スイッチング素子１０２がオン、副スイッチング素子１０４ｂがオフすると、高電圧バッテリＢ１０から１次コイル１００ａ、１０１ａに電流が流れる。また、充電されたコンデンサ１０３から１次コイル１００ｂ、１０１ｂに電流が流れる。これにより、２次コイル１０１ｃに、コイルの巻数比に応じた降圧された電圧が誘起される。２次コイル１０１ｃに誘起された電圧は、主スイッチング素子１０２と同期してオンした出力側スイッチング素子１０６によって整流されとともに、平滑コンデンサ１０７によって平滑され、低電圧バッテリＢ１１に供給される。
【００６１】
その後、主スイッチング素子１０２がオフ、副スイッチング素子１０４ｂオンすると、１次コイル１００ａ、１０１ａを流れていた電流は、１次コイル１０１ｂ、１００ｂに流れ、コンデンサ１０３を充電する。また、副スイッチング素子１０４ｂ及びコンデンサ１０４ａに流れ、コンデンサ１０４ａを充電する。これにより、２次コイル１００ｃに、コイルの巻数比に応じた降圧された電圧が誘起される。また、このとき、主スイッチング素子１０２のオフ期間に発生する電圧がクランプされ、トランス１００、１０１がリセットされる。２次コイル１００ｃに誘起された電圧は、主スイッチング素子１０２と相補的にオンした出力側スイッチング素子１０５によって整流されるとともに、平滑コンデンサ１０７によって平滑され、低電圧バッテリＢ１１に供給される。
【００６２】
以降、これらの動作が繰り返され、高電圧バッテリＢ１０の電圧が目標電圧に降圧され、低電圧バッテリＢ１１に供給される。
【００６３】
次に、図２を参照して制御回路の詳細な動作について説明する。
【００６４】
図２において、ＰＩ制御演算部１６０ａは、目標電圧と低電圧バッテリＢ１１の端子電圧の偏差に基づいてデューティ比変化量を出力する。ＰＩ制御演算部１６０ｂは、目標電圧と電力変換回路１０の出力電圧の偏差に基づいてデューティ比変化量を出力する。制御電圧切替え部１６０ｃは、バッテリ端子電圧センサ１３の検出結果に基づいて電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無を判断する。そして、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線していないときには、ＰＩ制御演算部１６０ａのデューティ比変化量を出力し、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線したときには、ＰＩ制御演算部１６０ｂのデューティ比変化量を出力する。
【００６５】
デューティ比変化量制限部１６０ｄは、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量を制限する。デューティ比変化量制限部１６０ｄは、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量の絶対値が、デューティ比変化量制限値以上であるときには、その絶対値がデューティ比変化量制限値となるように変更して出力し、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量の絶対値が、デューティ比変化量制限値未満であるときには、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量をそのまま出力する。これにより、デューティ比変化量の絶対値が、デューティ比変化量制限値以下に制限されることとなる。
【００６６】
その後、デューティ比演算部１６０ｅは、前回算出したデューティ比に、デューティ比変化量制限部１６０ｄの出力するデューティ比変化量を加算して今回のデューティ比として出力する。これにより、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線していないときには、目標電圧と低電圧バッテリＢ１１の端子電圧の偏差に基づいて算出されるとともに、デューティ比変化量の制限されたデューティ比が、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線したときには、目標電圧と電力変換回路１０の出力電圧の偏差に基づいて算出されるとともに、デューティ比変化量の制限されたデューティ比がデューティ比選択部１６０ｉに出力されることとなる。
【００６７】
また、デューティ比制限部１６０ｆは、電力変換回路１０の入力電圧及び入力電圧変化量に応じたデューティ比制限値を出力する。デューティ比制限部１６０ｆは、電力変換回路１０の入力電圧に対するデューティ比制限値のマップ、及び、電力変換回路１０の入力電圧変化量に対するデューティ比制限値のマップに基づいて、対応するデューティ比制限値をデューティ比選択部１６０ｉに出力する。
【００６８】
さらに、ＰＩ制御演算部１６０ｇは、目標電流と電力変換回路１０の出力電流の偏差に基づいてデューティ比変化量を出力する。その後、デューティ比演算部１６０ｈは、前回算出したデューティ比に、ＰＩ制御演算部１６０ｇの出力するデューティ比変化量を加算して今回のデューティ比として出力する。これにより、目標電流と電力変換回路１０の出力電流の偏差に基づいて算出されたデューティ比がデューティ比選択部１６０ｉに出力されることとなる。
【００６９】
デューティ比選択部１６０ｉは、デューティ比演算部１６０ｅ、１６０ｈ及びデューティ比制限部１６０ｆの出力するデューティ比から最小のデューティ比を選択して出力する。デューティ比選択部１６０ｉは、電力変換回路１０の出力電流が閾値未満のときには、デューティ比演算部１６０ｅ及びデューティ比制限部１６０ｆの出力するデューティ比から最小のデューティ比を選択してＰＷＭ信号生成部１６０ｊに出力することとなる。一方、電力変換回路１０の出力電流が閾値を超えると、デューティ比演算部１６０ｈの出力するデューティ比が最小となり、デューティ比演算部１６０ｈの出力するデューティ比をＰＷＭ信号生成部１６０ｊに出力することとなる。その後、ＰＷＭ信号生成部１６０ｊは、デューティ比選択部１６０ｉの出力するデューティ比に基づいてＰＷＭ信号を生成し駆動回路１５に出力する。これにより、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線していないときには、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧が目標電圧になるように、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線したときには、電力変換回路１０の出力端子の電圧が目標電圧となるようにＰＷＭ信号のデューティ比が調整され出力されることとなる。また、電力変換回路１０の出力電流が閾値を超えると、出力電流が目標電流となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整され出力されることとなる。さらに、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量が、予め設定されている所定の制限値以下となるようにＰＷＭ信号のデューティ比が調整されることとなる。
【００７０】
次に、効果について説明する。第１実施形態によれば、制御回路１６のデューティ比変化量制限部１６０ｄにおいて、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量に当たるデューティ比変化量を制限することで、図３に示すように、電力変換回路１０の出力電圧の急激な変化を抑えることができる。そのため、車両に搭載され、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無に応じて電圧制御の制御状態を切替えるＤＣ−ＤＣコンバータにおいて、電力変換回路１０の出力電圧の上昇を緩和することができる。そのため、一時的な過渡応答が発生する場合であっても、電力変換回路１０の構成部品の耐圧を下げることができる。
【００７１】
また、第１実施形態によれば、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線した場合、低電圧バッテリＢ１１から負荷に電力が供給され、低電圧バッテリＢ１１の電圧が低下する。それに伴って、電力変換回路１０の出力端子の電圧が上昇するため、電力変換回路１０の出力端子の電圧の制御に切替わる。しかし、制御状態が切替わるまでの間、電力変換回路１０の出力電圧は上昇するが、デューティ比の時間変化量を制限することで、電圧上昇を抑制することができる。そのため、電力変換回路１０の構成部品の耐圧を下げることができる。
【００７２】
さらに、第１実施形態によれば、制御回路１６のデューティ比変化量制限部１６０ｄが、デューティ比変化量の絶対値がデューティ比変化量制限値以下となるようにＰＷＭ信号のデューティ比を調整して出力する。予め過渡応答速度を予測し、デューティ比の時間変化量に対して制限値を設けることで、出力電圧の上昇を抑えることができる。そのため、電力変換回路１０の出力電圧の変化を確実に緩和することができる。
【００７３】
なお、第１実施形態では、デューティ比変化量制限値を所定値に設定することで、デューティ比の時間変化量を制限している例を挙げているが、これに限られるものではない。以下のようにしてもよい。
【００７４】
（第１実施形態の変形例１）
図４に示すように、デューティ比変化量制限値は、電圧変換回路１０の入力電圧が高くなるに従って小さくなるようにしてもよい。通常制御時のデューティ比は、入力電圧が高い場合には一般的に小さく、入力電圧が低い場合には大きくなる。そのため、デューティ比の時間変化量の制限値を一定値に設定すると、出力電圧への影響が大きい、入力電圧が高い場合を考慮して設定することになり、デューティ比の時間変化量の制限値が小さくなるため、入力電圧が低い場合の出力の応答性を低下させる可能性がある。そこで、入力電圧が高くなるに従って制限値を小さくすることで、制御応答性を損なうことなく最適化することができ、出力電圧の変化を効率よく緩和することができる。
【００７５】
（第１実施形態の変形例２）
図５に示すように、電力変換回路１０の出力端子の電圧値に応じて、デューティ比時間変化量の制限値を設定するようにしてもよい。電力変換回路１０の出力端子の電圧値に応じ、デューティ比の時間変化量の制限値を設定することで、現在の電圧から上昇電圧を推測し、制限値を設けることができる。そして、出力端子の電圧が低い場合には、上昇電圧に対し余裕があるためデューティ比制限値を大きく設定し、逆に高い場合には、余裕が無くなるため小さく設定することで、制御応答性を損なうことなく２次側出力電圧の上昇を抑制できる。
【００７６】
（第１実施形態の変形例３）
フィードバックゲインを小さくすることで、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量を制限するようにしてもよい。
【００７７】
図６を参照して動作を説明する。ここで、図６は、第１実施形態の変形例３におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【００７８】
図６に示すように、制御回路１６は、制御量が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ１００）。ステップＳ１００において、制御量が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）にＫＰ’・ΔＶ０＋ＫＩ’・ΣΔＶ０（ｎ−１）を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ１０１）。
【００７９】
一方、ステップＳ１００において、制御量が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）にＫＰ・ΔＶ０＋ＫＩ・ΣΔＶ０（ｎ−１）を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ１０２）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ１０３）。
【００８０】
ここで、ＫＰは比例ゲイン１、ＫＰ’は比例ゲイン２、ＫＩは積分ゲイン１、ＫＩ’は積分ゲイン２、ΔＶ０は出力電圧と目標電圧の偏差、ΣΔＶ０は偏差の積分値である。
【００８１】
フィードバックゲインを小さくすることで出力電圧応答を遅くすることにより、デューティ比の拡大を抑制し、２次側の出力電圧の上昇を抑制する。この場合、安定したフィードバックゲインを選択することにより、制御状態を保ちつつ出力電圧の上昇を抑え、電力変換回路１０の２次側部品を低耐圧化することができる。
【００８２】
また、第１実施形態では、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧、又は、電力変換回路１０の出力電圧が、目標電圧になるように制御する電圧制御時に、デューティ比変化量制限部１６０ｄが、常時、デューティ比変化量を制限している例を挙げているが、制限する期間は、これに限られるものではない。以下に示す条件に基づいてデューティ比変化量を制限するようにしてもよい。
【００８３】
（第１実施形態の変形例４）
電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無に伴って、制御状態が切替わったときに、デューティ比変化量を制限するようにしてもよい。
【００８４】
図７を参照して動作を説明する。ここで、図７は、第１実施形態の変形例４におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【００８５】
図７に示すように、制御回路１６は、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無に伴って、制御状態が切替わったか否かを判定する（Ｓ２００）。ステップＳ２００において、制御状態が切替わったと判定したときには、さらに、制御量が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１において、制御量が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制限値を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ２０２）。
【００８６】
一方、ステップＳ２００において、制御状態が切替わっていないと判定したとき、又は、ステップＳ２０１において、制御量が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ２０３）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ２０４）。
【００８７】
制御回路１６は、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無に伴って制御状態が切替わる。断線した電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が再接続されると、再度制御状態が切替わる。この場合、低電圧バッテリＢ１１から負荷へ電力が供給され、バッテリの電圧が低下している状態で切替わることになるため、目標電圧との差が大きくなる。そのため、一般的にはフィードバック制御に伴い出力電圧が過渡的に大きくなるが、切替わったときに、PWM信号のデューティ比の時間変化量を制限することで、過渡的な電圧上昇を抑制することができる。従って、電力変換回路１０の２次側部品を低耐圧化することができる。
【００８８】
（第１実施形態の変形例５）
バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線したときに、デューティ比変化量を制限するようにしてもよい。
【００８９】
図８を参照して動作を説明する。ここで、図８は、第１実施形態の変形例５におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【００９０】
図８に示すように、制御回路１６は、バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線又は再接続したか否かを判定する（Ｓ３００）。具体的には、バッテリ端子電圧センシング線からの検出電圧が断線検出電圧閾値Ｖｔｈより小さいと判定したときには断線、出力電圧が断線検出電圧閾値Ｖｔｈより大きいと判定したときには接続していると判定する。以降、変形例４と同様に、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３を経て今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ３０４）。
【００９１】
バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線すると、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧が低下したと判断し、低電圧バッテリＢ１１の端子電圧が目標電圧となるように主スイッチング素子１０２を制御する。そのため、電力変換回路１０の出力電圧の過渡的な変化が発生し、出力電圧が上昇する。しかし、デューティ比の時間変化量を制限することで、制御を切替わるまでの期間の２次側電圧の上昇を抑制することができる。また、最大デューティ比を制限することで、２次側最大電圧を抑制することができる。
【００９２】
（第１実施形態の変形例６）
バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線したと判断した後の一定期間、又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間、デューティ比変化量を制限するようにしてもよい。
【００９３】
図８を参照して動作を説明する。図８において、断線と判断した後の一定期間、又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間、ステップＳ３００における判定結果に基づいて、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３を実施する。そして、期間経過後は、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０３を実施しない。
【００９４】
バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線した後の一定期間、又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間は、低電圧バッテリの端子電圧のフィードバック制御により出力電圧が上昇する過渡的な変化が発生することとなる。そのため、これらの期間、デューティ比変化量を制限することで、バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間の断線に伴う電力変換回路１０の出力電圧の過渡的な上昇が抑制される。従って、その抑制している期間に制御状態を切替えることにより、2次側の部品耐圧を抑制することができる。
【００９５】
（第１実施形態の変形例７）
電圧変換回路１０の出力電圧の時間変化量が閾値を超えたとき、デューティ比変化量を制限するようにしてもよい。
【００９６】
図９を参照して動作を説明する。ここで、図９は、第１実施形態の変形例７におけるデューティ比時間変化量を制限した場合の電力変換回路の出力電圧波形及びデューティ比変化幅のグラフである。
【００９７】
制御回路１６は、図９（ａ）に示すように、出力電圧の時間変化量ΔＶ／Δｔが閾値ΔＶｔｈ／Δｔを超えたとき、図９（ｂ）に示すように、デューティ比時間変化量を制限する。これにより、図９（ａ）に示すように、出力電圧の上昇が緩和される。
【００９８】
断線などの検出手段を別途設けることなく、電力変換回路１０の過渡的な出力電圧の上昇を確実に判断することができる。そのため、電力変換回路１０の出力電圧の上昇を効率よく緩和することができる。
【００９９】
（第１実施形態の変形例８）
出力電圧が目標電圧以上であり、制御量を増大するとき、デューティ比時間変化量を制限してもよい。
【０１００】
図１０を参照して動作を説明する。ここで、図１０は、第１実施形態の変形例８におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０１】
図１０に示すように、制御回路１６は、電力変換回路１０の出力電圧が目標電圧より大きいか否かを判定する（Ｓ４００）。ステップＳ４００において、出力電圧が目標電圧より大きいと判定したときには、さらに、制御量が０より大きいか否かを判定する（Ｓ４０１）。ステップＳ４０１において、制御量が０より大きいと判定したときには、さらに、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制限値を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ４０３）。
【０１０２】
一方、ステップＳ４００において、出力電圧が目標電圧以下であるとき、ステップＳ４０１において、制御量が０以下であるとき、又は、ステップＳ４０２において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ４０４）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ４０５）。
【０１０３】
出力電圧が目標電圧以上であり、制御量を増大する場合に、デューティ比の時間変化量を制限することで、出力電圧が目標電圧未満の場合に、必要な出力電圧応答性を確保しつつ出力電圧上昇を抑制することができる。
【０１０４】
（第１実施形態の変形例９）
目標電圧が閾値以上のとき、デューティ比時間変化量を制限してもよい。
【０１０５】
図１１を参照して動作を説明する。ここで、図１１は、第１実施形態の変形例９におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０６】
図１１に示すように、制御回路１６は、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈより大きいか否かを判定する（Ｓ５００）。ステップＳ５００において、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈより大きいと判定したときには、さらに、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ５０１）。ステップＳ５０１において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制限値を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ５０２）。
【０１０７】
一方、ステップＳ５００において、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈ以下であると判定したとき、又は、ステップＳ５０１において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ５０３）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ５０４）。
【０１０８】
目標出力電圧幅が広い場合において、目標電圧が低く設定された場合には、デューティ比の時間変化量の制限値を無くすとともに、制御応答性を確保し、出力電圧の上昇に余裕がない目標電圧が高く設定された場合には制限することで、制御応答性を確保しつつ、電力変換回路１０の２次側部品を低耐圧化することができる。
【０１０９】
（第１実施形態の変形例１０）
出力電圧と目標電圧の差が閾値以上のとき、デューティ比時間変化量を制限してもよい。
【０１１０】
図１２を参照して動作を説明する。ここで、図１２は、第１実施形態の変形例１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１１１】
図１２に示すように、制御回路１６は、出力電圧と目標電圧の差が閾値Ｖ１ｔｈより大きいか否かを判定する（Ｓ６００）。ステップＳ６００において、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈより大きいと判定したときには、さらに、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいか否かを判定（Ｓ６０１）する。ステップＳ６０１において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいと判定したときには、ステップＳ６０２、ステップＳ６０４を実施する。
【０１１２】
一方、ステップＳ６００において、出力電圧と目標電圧差が閾値Ｖ１ｔｈ以下であると判定したとき、又は、ステップＳ６０１において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値以下であると判定したときには、ステップＳ６０３、ステップＳ６０４を実施する。
【０１１３】
出力電圧と目標電圧との差により、デューティ比の時間変化量等の制限を行うことで、
2次側部品の耐圧を許容する閾値に設定することにより、幅広い目標電圧の範囲で制御応答性を確保しつつ低耐圧化することができる。
【０１１４】
さらに、第１実施形態では、デューティ比変化量制限部１６０ｄが、制御電圧切替え部１６０ｃの出力するデューティ比変化量の極性に係わらずデューティ比変化量を制限する例を挙げているが、これに限られるものではない。以下のようにしてもよい。
【０１１５】
（第１実施形態の変形例１１）
電力変換回路１０の出力電圧が上昇するように主スイッチング素子１０２を制御するときに、デューティ比変化量を制限するようにしてもよい。
【０１１６】
図１３及び図１４を参照して動作を説明する。ここで、図１３は、第１実施形態の変形例１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。図１４は、第１実施形態の変形例１１における電力変換回路の出力電圧波形のグラフである。
【０１１７】
図１３に示すように、制御回路１６は、制御量が０より大きいか否かを判定する（Ｓ７００）。ステップＳ７００において、制御量が０より大きいと判定したときには、さらに、制御量が変化量制限値より大きいか否かを判定（Ｓ７０１）する。ステップＳ７０１において、制御量が変化量制限値より大きいと判定したときには、ステップＳ７０２、ステップＳ７０４を実施する。
【０１１８】
一方、ステップＳ７００において、制御量が０以下であると判定したとき、又は、ステップＳ７０１において、制御量が変化量制限値以下であると判定したときには、ステップＳ７０３、ステップＳ７０４を実施する。
【０１１９】
出力電圧の検出線や出力線などの断線検出手段を不要とし、また、入力電圧や負荷急変時などその他、過渡変動に対しても、図１４に示すように、電力変換回路１０の出力電圧の上昇を効率よく緩和することができる。
【０１２０】
加えて、第１実施形態では、デューティ比演算部１６０ｈの出力をデューティ比選択部１６０ｉに入力して処理する例を挙げているが、これに限られるものではない。以下のようにしてもよい。
【０１２１】
（第１実施形態の変形例１２）
図１５に示すように、ＰＩ制御演算部１６０ｇの出力をデューティ比変化量制限部１６０ｄに入力して処理するようにしてもよい。
【０１２２】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータについて説明する。第２実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータは、第１実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータに対して、制御回路に最大デューティ比制限部を追加し、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量と最大デューティ比の両方を制限するようにしたものである。
【０１２３】
図１６を参照してＤＣ−ＤＣコンバータの構成について説明する。ここで、図１６は、第２実施形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御回路のブロック図である。ここでは、第１実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータとの相違部分である最大デューティ比制限部について説明し、共通する部分については必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、第１実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータと同一の構成要素については、同一の符合を付して説明する。
【０１２４】
図１６に示すように、制御回路１６は、第１実施形態と同様に、ＰＩ制御演算部１６０ａ、１６０ｂと、制御電圧切替え部１６０ｃと、デューティ比変化量制限部１６０ｄと、デューティ比演算部１６０ｅと、デューティ比制限部１６０ｆと、ＰＩ制御演算部１６０ｇと、デューティ比演算部１６０ｈと、デューティ比選択部１６０ｉと、ＰＷＭ信号生成部１６０ｊと、バッテリ端子電圧検出線断線検出部１６０ｋと、出力断線検出部１６０ｌとを備えている。さらに、最大デューティ比制御部１６０ｍを備えている。
【０１２５】
最大デューティ比制限部１６０ｍは、ＰＷＭ信号のデューティ比の最大値を制限するブロックである。最大デューティ比制限部１６０ｍは、予め設定されている、出力電圧として目標電圧を確保でき、目標電圧に対して出力電圧が過大にならないような所定のデューティ比の最大値を最大デューティ比として出力する。
【０１２６】
デューティ比変化量制限部１６０ｄは、ＰＷＭ信号のデューティ比が、最大デューティ比制限部１６０ｍの出力する最大デューティ比を超えない範囲内でデューティ比変化量を出力する。
【０１２７】
動作については、ＰＷＭ信号の最大デューティ比が制限されることを除いて第１実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータと同一であるため説明を省略する。
【０１２８】
次に、効果について説明する。第２実施形態によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比の時間変化量及び最大デューティ比の両方を制限することで、電力変換回路１０の出力電圧の急激な変化を確実に抑えることができる。そのため、電力変換回路１０の出力電圧の上昇を緩和することができる。従って、一時的な過渡応答が発生する場合、過渡応答の応答時間が長くなる場合であっても、電力変換回路１０の構成部品の耐圧を確実に下げることができる。
【０１２９】
また、第２実施形態によれば、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間が断線した場合、低電圧バッテリＢ１１から負荷に電力が供給され、低電圧バッテリＢ１１の電圧が低下する。それに伴って、電力変換回路１０の出力端子の電圧が上昇するため、電力変換回路１０の出力端子の電圧の制御に切替わる。しかし、制御状態が切替わるまでの間、電力変換回路１０の出力電圧は上昇するが、デューティ比の時間変化量を制限することで、電圧上昇を抑制することができる。また、最大デューティ比を制限することで、上昇する電圧の最大値を制限することができる。そのため、電力変換回路１０の構成部品の耐圧を下げることができる。
【０１３０】
さらに、第２施形態によれば、最大デューティ比制限部１６０ｍの出力する制限値に基づいて、デューティ比変化量制限部１６０ｄが、最大デューティ比の制限値以下となるようにデューティ比を調整して出力する。予め過渡応答速度を予測し、デューティ比の時間変化量に対して制限値を設けることで、出力電圧の上昇を抑えることができる。また、最大デューティ比に対する制限値を設けることで、２次側最大電圧を抑制することができる。そのため、電力変換回路１０の出力電圧の変化を確実に緩和することができる。
【０１３１】
なお、第２実施形態では、最大デューティ比の制限値を所定値に設定することで、デューティ比を制限している例を挙げているが、これに限られるものではない。以下のようにしてもよい。
【０１３２】
（第２実施形態の変形例１）
最大デューティ比の制限値は、図１７示すように、電圧変換回路１０の入力電圧が高くなるに従って小さくなるようにしてもよい。入力電圧が高い場合を基準に最大デューティ比を設定すると、入力電圧が低い場合には、目標電圧を出力するためのデューティ比が不足し、出力電圧が確保できなくなる可能性がある。そこで、入力電圧が高くなるに従って制限値を小さくすることで、制御応答性を損なわせず最適化すること、また、出力電圧不足の可能性を回避することが可能な上、出力電圧の上昇を効率よく緩和することができる。
【０１３３】
（第２実施形態の変形例２）
図１８示すように、目標電圧に応じて最大デューティ比の制限値を設定するようにしてもよい。目標電圧が変化する場合において、マップにより、通常制御時のデューティ比が大きくなる目標電圧が高い場合には、最大デューティ比を小さく、通常制御時のデューティ比が小さくなる目標電圧が低い場合には、最大デューティ比を大きく設定することで、目標電圧が低い場合における制御性能を落とすことなく２次側の出力電圧の増大を抑制できる。
【０１３４】
（第２実施形態の変形例３）
図１９に示すように、電力変換回路１０の出力端子の電圧値に応じて、デューティ比変化量及び最大デューティ比の制限値を設定するようにしてもよい。  制御応答性を損なうことなく２次側出力電圧の上昇を抑制できる。
【０１３５】
また、第２実施形態では、常時、最大デューティ比を制限している例を挙げているが、制限する期間は、これに限られるものではない。以下に示す条件に基づいてデューティ比変化量を制限するようにしてもよい。
【０１３６】
（第２実施形態の変形例４）
電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無に伴って、制御状態が切替わったときに、デューティ比変化量及び最大デューティ比を制限するようにしてもよい。
【０１３７】
図２０を参照して動作を説明する。ここで、図２０は、第２実施形態の変形例４におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１３８】
図２０に示すように、制御回路１６は、電力変換回路１０と低電圧バッテリＢ１１の間の断線の有無に伴って、制御状態が切替わったか否かを判定する（Ｓ２００’）。ステップＳ２００’において、制御状態が切替わったと判定したときには、さらに、制御量が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ２０１’）。ステップＳ２０１’において、制御量が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制限値を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ２０２’）。その後、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比より大きい否かを判定する（Ｓ２０３’）。
【０１３９】
ステップＳ２０３’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比より大きいと判定したときには、最大デューティ比を今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ２０４’）。一方、ステップＳ２０３’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比以下であると判定したときには、Ｄｕｔｙ（ｎ）を今回のデューティ比とする。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ２０５’）。
【０１４０】
一方、ステップＳ２００’において、制御状態が切替わっていないと判定したとき、又は、ステップＳ２０１’において、制御量が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ２０６’）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ２０５’）。
【０１４１】
制御状態が切替わったときに、PWM信号のデューティ比の時間変化量を制限することで、過渡的な電圧上昇を抑制することができる。また、最大デューティ比を制限することで、電圧上昇を抑えることができる。従って、電力変換回路１０の２次側部品を低耐圧化することができる。
【０１４２】
（第２実施形態の変形例５）
バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線したときにデューティ比時間変化量及び最大デューティ比を制限するようにしてもよい。
【０１４３】
図２１を参照して動作を説明する。ここで、図２１は、第２実施形態の変形例５におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１４４】
図２１に示すように、制御回路１６は、バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線又は再接続したか否かを判定する（Ｓ３００’）。具体的には、出力電圧が断線検出電圧閾値Ｖｔｈより小さいと判定したときには断線、出力電圧が断線検出電圧閾値Ｖｔｈより大きいと判定したときには接続していると判定する。ステップＳ３００’において、バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線又は再接続したと判定したときには、さらに、制御量が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ３０１’）。以降、第１２実施形態の変形例４と同様に、ステップＳ３０２’〜ステップＳ３０４’を経て今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ３０５’）。
【０１４５】
一方、ステップＳ３００’において、バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線又は再接続していないと判定したとき、又は、ステップＳ３０１’において、制御量が変化量制限値以下であると判定したときには、変形例４と同様に、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とし（Ｓ３０６’）、出力する（Ｓ３０５’）。
【０１４６】
２次側最大電圧を抑制することができる。
【０１４７】
（第２実施形態の変形例６）
バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間が断線したと判断した後の一定期間、又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間、デューティ比時間変化量及び最大デューティ比を制限するようにしてもよい。
【０１４８】
図２１を参照して動作を説明する。図２１において、断線と判断した後の一定期間、
又は、断線に伴って制御状態が切替わるまでの期間、ステップＳ３００’における判定結果に基づいて、ステップＳ３０１’〜ステップＳ３０４’を実施する。そして、期間経過後は、ステップＳ３０１’〜ステップＳ３０４’を実施しない。
【０１４９】
バッテリ端子電圧センサ１３と制御回路１６の間の断線に伴う電力変換回路１０の出力電圧の過渡的な上昇が抑制される。従って、その抑制している期間に制御状態を切替えることにより、2次側の部品耐圧を抑制することができる。
【０１５０】
（第２実施形態の変形例７）
電力変換回路１０の出力電圧の時間変化量が閾値を超えたとき、デューティ比時間変化量及び最大デューティ比を制限するようにしてもよい。
【０１５１】
第１実施形態の変形例７の説明に用いた図９及び図２２を参照して動作を説明する。ここで、図２２は、第２施形態の変形例７における最大デューティ比を制限した場合の電力変換回路の出力電圧波形及び出力電圧に対するデューティ比変動幅のグラフである。
【０１５２】
制御回路１６は、図９（ａ）に示すように、出力電圧の時間変化量ΔＶ／Δｔが閾値ΔＶｔｈ／Δｔを超えたとき、図９（ｂ）に示すように、デューティ比時間変化量を制限する。これにより、図９（ａ）に示すように、出力電圧の上昇が緩和される。また、図２２（ａ）に示すように、出力電圧の時間変化量ΔＶ／Δｔが閾値ΔＶｔｈ／Δｔを超えたとき、図２２（ｂ）に示すように、最大デューティ比を制限する。これにより、図２０（ａ）に示すように、出力電圧の上昇が緩和される。
【０１５３】
断線などの検出手段を別途設けることなく、電力変換回路１０の過渡的な出力電圧の上昇を確実に判断することができる。そのため、電力変換回路１０の出力電圧の上昇を効率よく緩和することができる。
【０１５４】
（第２実施形態の変形例８）
出力電圧が目標電圧以上であり、制御量を増大するとき、デューティ比の時間変化量及び最大デューティ比を制限してもよい。
【０１５５】
図２３を参照して動作を説明する。ここで、図２３は、第２実施形態の変形例８におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１５６】
図２３に示すように、制御回路１６は、電力変換回路１０の出力電圧が目標電圧より大きいか否かを判定する（Ｓ４００’）。ステップＳ４００’において、出力電圧が目標電圧より大きいと判定したときには、さらに、制御量が０より大きいか否かを判定する（Ｓ４０１’）。ステップＳ４０１’において、制御量が０より大きいと判定したときには、さらに、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ４０２’）。ステップＳ４０２’において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制限値を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ４０３’）。その後、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比より大きい否かを判定する（Ｓ４０４’）。
【０１５７】
ステップＳ４０４’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比より大きいと判定したときには、最大デューティ比を今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ４０５’）。一方、ステップＳ４０４’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比以下であると判定したときには、Ｄｕｔｙ（ｎ）を今回のデューティ比とする。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ４０６’）。
【０１５８】
一方、ステップＳ４００’において、出力電圧が目標電圧以下であるとき、ステップＳ４０１’において、制御量が０以下であるとき、又は、ステップＳ４０２’において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ４０７’）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ４０６’）。
【０１５９】
出力電圧が目標電圧未満の場合に、必要な出力応答性を確保しつつ出力電圧上昇を抑制することができる。
【０１６０】
（第２実施形態の変形例９）
目標電圧が閾値以上のとき、デューティ比の時間変化量及び最大デューティ比を制限してもよい。
【０１６１】
図２４を参照して動作を説明する。ここで、図２４は、第２実施形態の変形例９におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１６２】
図２４に示すように、制御回路１６は、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈより大きいか否かを判定する（Ｓ５００’）。ステップＳ５００’において、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈより大きいと判定したときには、さらに、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいか否かを判定する（Ｓ５０１’）。ステップＳ５０１’において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制限値を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ５０２’）。その後、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比より大きい否かを判定する（Ｓ５０３’）。
【０１６３】
ステップＳ５０３’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比より大きいと判定したときには、最大デューティ比を今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ５０４’）。一方、ステップＳ５０３’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比以下であると判定したときには、Ｄｕｔｙ（ｎ）を今回のデューティ比とする。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ５０５’）。
【０１６４】
一方、ステップＳ５００’において、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈ以下であると判定したとき、又は、ステップＳ５０１’において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ５０６’）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ５０５’）。
【０１６５】
目標出力電圧幅が広い場合において、目標電圧が低く設定された場合には、デューティ比の時間変化量等の制限値を無くすとともに、制御応答性を確保し、出力電圧の上昇に余裕がない目標電圧が高く設定された場合には、制限することで、制御応答性を確保しつつ、電力変換回路１０の２次側部品を低耐圧化することができる。
【０１６６】
（第２実施形態の変形例１０）
出力電圧と目標電圧の差が閾値以上のとき、デューティ比時間変化量及び最大デューティ比を制限してもよい。
【０１６７】
図２５を参照して動作を説明する。ここで、図２５は、第２実施形態の変形例１０におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。
【０１６８】
図２５に示すように、制御回路１６は、出力電圧と目標電圧の差が閾値Ｖ１ｔｈより大きいか否かを判定する（Ｓ６００’）。ステップＳ６００’において、目標電圧が閾値Ｖ０ｔｈより大きいと判定したときには、さらに、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいか否かを判定（Ｓ６０１’）する。ステップＳ６０１’において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値より大きいと判定したときには、ステップＳ６０２’〜ステップＳ６０５’を実施する。
【０１６９】
一方、ステップＳ６００’において、出力電圧と目標電圧差が閾値Ｖ１ｔｈ以下であると判定したとき、又は、ステップＳ６０１’において、制御量（デューティ比変化量）が変化量制限値以下であると判定したときには、ステップＳ６０６’、ステップＳ６０５’を実施する。
【０１７０】
2次側部品の耐圧を許容する閾値に設定することにより、幅広い目標電圧の範囲で制御応答性を確保しつつ低耐圧化することができる。
【０１７１】
さらに、第２実施形態では、常時。最大デューティ比を制限する例を挙げているが、これに限られるものではない。以下のようにしてもよい。
【０１７２】
（第２実施形態の変形例１１）
電力変換回路１０の出力電圧が上昇するように主スイッチング素子１０２を制御するときに、デューティ比の時間変化量及び最大デューティ比を制限するようにしてもよい。
【０１７３】
図２６及び図２７を参照して動作を説明する。ここで、図２６は、第２実施形態の変形例１１におけるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。図２７は、第２実施形態の変形例１１における電力変換回路の出力電圧波形のグラフである。
【０１７４】
図２６に示すように、制御回路１６は、制御量が０より大きいか否かを判定する（Ｓ７００’）。ステップＳ７００’において、制御量が０より大きいと判定したときには、さらに、制御量が変化量制限値より大きいか否かを判定（Ｓ７０１’）する。ステップＳ７０１’において、制御量が変化量制限値より大きいと判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制限値を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ７０２’）。一方、ステップＳ７００’において、制御量が０以下であると判定したとき、又は、ステップＳ７０１’において、制御量が変化量制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量を加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ７０３’）。
【０１７５】
その後、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比制限値より大きい否かを判定する（Ｓ７０４’）。ステップＳ７０４’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比制限値より大きいと判定したときには、最大デューティ比制限値を今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ７０５’）。一方、ステップＳ７０４’において、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）が最大デューティ比制限値以下であると判定したときには、前回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ−１）に制御量加算して今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）とする（Ｓ７０６’）。そして、今回のデューティ比Ｄｕｔｙ（ｎ）を出力する（Ｓ７０７’）。
【０１７６】
バッテリ端子電圧検出線断線検出部１６０ｋや出力断線検出部１６０ｌを不要とし、また、入力電圧や負荷急変時などその他、過渡変動に対しても、図２７に示すように、電力変換回路１０の出力電圧の上昇を効率よく緩和することができる。
【０１７７】
加えて、第１実施形態では、デューティ比演算部１６０ｈの出力をデューティ比選択部１６０ｉに入力して処理するとともに、最大デューティ比制限部１６０ｍの出力をデューティ比変化量制限部１６０ｄに入力して処理する例を挙げているが、これに限られるものではない。以下のようにしてもよい。
【０１７８】
（第２実施形態の変形例１２）
図２８に示すように、ＰＩ制御演算部１６０ｇの出力をデューティ比変化量制限部１６０ｄに入力して処理するとともに、最大デューティ比制限部１６０ｍの出力をデューティ比選択部１６０ｉに入力して処理するようにしてもよい。
【０１７９】
なお、第１実施形態ではデューティ比の時間変化量のみを、第２実施形態ではデューティ比の時間変化量と最大デューティ比の両方を制限する例を挙げているが、これに限られるものではない。デューティ比の時間変化量と最大デューティ比の少なくともいずれかを制限するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１８０】
１・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ、１０・・・電力変換回路（電力変換手段）、１００、１０１・・・トランス、１０２・・・主スイッチング素子（スイッチング素子）、１０３・・・コンデンサ、１０４・・・アクティブクランプ回路、１０４ａ・・・コンデンサ、１０４ｂ・・・副スイッチング素子、１０５、１０６・・・出力側スイッチング素子、１０７・・・平滑コンデンサ、１１、１２・・・電圧センサ、１３・・・バッテリ端子電圧センサ（電圧検出手段）、１４・・・電流センサ、１５・・・駆動回路、１６・・・制御回路（制御手段）、１６０ａ、１６０ｂ・・・ＰＩ制御演算部、１６０ｃ・・・制御電圧切替え部、１６０ｄ・・・デューティ比変化量制限部、１６０ｅ・・・デューティ比演算部、１６０ｆ・・・デューティ比制限部、１６０ｇ・・・ＰＩ制御演算部、１６０ｈ・・・デューティ比演算部、１６０ｉ・・・デューティ比選択部、１６０ｊ・・・ＰＷＭ信号生成部、１６０ｋ・・・バッテリ端子電圧検出線断線検出部、１６０ｌ・・・出力断線検出部、１６０ｍ・・・最大デューティ比制限部、Ｂ１０・・・高電圧バッテリ、Ｂ１１・・・低電圧バッテリ（バッテリ）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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