(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断装置であって、
前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部に入力された前記電圧が所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断部と、を備え、
前記電圧検出部は、前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記スイッチング部のゲート／ドレイン間またはゲート／ソース間の差動電圧を検出し、
前記診断部は、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出部から入力した前記差動電圧が所定の閾値より低いかを監視し、前記差動電圧が前記閾値以上と判定されると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する
ことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ故障診断装置。
【請求項２】
それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断装置であって、
前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部に入力された前記電圧が所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断部と、を備え、
前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、
前記診断部で前記電圧変動条件を監視する対象の前記コンバータ部の前記スイッチング周期を長くするように前記制御部に要求する周波数変更要求部をさらに備え、
前記診断部は、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を前記周波数変更要求部により一定期間だけ長くさせて前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行う
ことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ故障診断装置。
【請求項３】
前記診断部は、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出部から入力した前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動しているかを監視し、前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動していない時間が所定の故障判定時間に達したと判定すると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する
ことを特徴とする請求項２に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置。
【請求項４】
前記故障判定時間は、前記スイッチング周期以上に設定されている
ことを特徴とする請求項３に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置。
【請求項５】
前記電圧の変動は、エッジ検出方式、またはポーリング方式、またはスイッチング周期との同期を検出する位相補償込の信号検出方式、のいずれかを用いて検出される
ことを特徴とする請求項３に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、
前記診断部で前記電圧変動条件を監視する対象の前記コンバータ部の前記スイッチング周期を長くするように前記制御部に要求する周波数変更要求部をさらに備え、
前記診断部は、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を前記周波数変更要求部により一定期間だけ長くさせて前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置。
【請求項７】
それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断方法であって、
前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電圧検出ステップで検出された前記電圧を入力して所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断ステップと、を有し、
前記電圧検出ステップでは、前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記スイッチング部のゲート／ドレイン間またはゲート／ソース間の差動電圧を検出し、
前記診断ステップでは、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出ステップで検出した前記差動電圧が所定の閾値より低いかを監視し、前記差動電圧が前記閾値以上と判定されると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する
ことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ故障診断方法。
【請求項８】
それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断方法であって、
前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出ステップと、
前記電圧検出ステップで検出された前記電圧を入力して所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断ステップと、を有し、
前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、
前記診断ステップでは、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を一定期間だけ長くするように前記制御部に要求した後に前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行う
ことを特徴とするＤＣＤＣコンバータ故障診断方法。
【請求項９】
前記診断ステップでは、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出ステップで検出した前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動しているかを監視し、前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動していない時間が所定の故障判定時間に達したと判定すると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する
ことを特徴とする請求項８に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法。
【請求項１０】
前記故障判定時間は、前記スイッチング周期以上に設定されている
ことを特徴とする請求項９に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法。
【請求項１１】
前記電圧の変動は、エッジ検出方式、またはポーリング方式、またはスイッチング周期との同期を検出する位相補償込の信号検出方式、のいずれかを用いて検出される
ことを特徴とする請求項９に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法。
【請求項１２】
前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、
前記診断ステップでは、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を一定期間だけ長くするように前記制御部に要求した後に前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行う
ことを特徴とする請求項７に記載のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流の入力電源を昇圧または降圧して出力するＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータの故障診断装置及び故障診断方法に関し、特にコンバータ部を複数備えたマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流電源の電圧を負荷の電圧に応じて変換するＤＣＤＣコンバータが、従来より知られている。また、電圧変換を行うコンバータ部を複数備えたマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータも知られており、例えば特許文献１では負荷の大きさに応じて駆動させるコンバータ部の数を変更するように構成されている。
【０００３】
コンバータ部を複数備えるマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータでは、例えば低負荷の場合のように、１つのコンバータ部が故障しても残りのコンバータ部でカバーして所望の電圧の電力を負荷に供給できるときには、コンバータ部の故障を検知するのが難しい。そこで、特許文献１では各コンバータ部に電流検出回路を設けることで、個別のコンバータ部の故障を検知できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０５０２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では各コンバータ部に電流を検出するための電流検出回路を設ける必要があり、これを用いて各コンバータ部の故障を検出するようにしている。このように、各コンバータ部に電流検出回路を設けると部品点数（電流検出回路の抵抗、増幅器等）が増えてしまい、高コストになるといった問題が生じる。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、部品点数を低減して低コストで故障検出が可能なＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法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】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の第１の態様は、それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断装置であって、前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部に入力された前記電圧が所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断部と、を備え、前記電圧検出部は、前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記スイッチング部のゲート／ドレイン間またはゲート／ソース間の差動電圧を検出し、前記診断部は、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出部から入力した前記差動電圧が所定の閾値より低いかを監視し、前記差動電圧が前記閾値以上と判定されると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定することを特徴とする。
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の第２の態様は、それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断装置であって、前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部に入力された前記電圧が所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断部と、を備え、前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、前記診断部で前記電圧変動条件を監視する対象の前記コンバータ部の前記スイッチング周期を長くするように前記制御部に要求する周波数変更要求部をさらに備え、前記診断部は、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を前記周波数変更要求部により一定期間だけ長くさせて前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行うことを特徴とする。
【０００８】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の他の態様は、上述した本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の第２の態様において、前記診断部は、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出部から入力した前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動しているかを監視し、前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動していない時間が所定の故障判定時間に達したと判定すると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定することを特徴とする。
【０００９】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の他の態様は、前記故障判定時間は、前記スイッチング周期以上に設定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の他の態様は、前記電圧の変動は、エッジ検出方式、またはポーリング方式、またはスイッチング周期との同期を検出する位相補償込の信号検出方式、のいずれかを用いて検出されることを特徴とする。
【００１２】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の他の態様は、上述した本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置の第１の態様において、前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、前記診断部で前記電圧変動条件を監視する対象の前記コンバータ部の前記スイッチング周期を長くするように前記制御部に要求する周波数変更要求部をさらに備え、前記診断部は、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を前記周波数変更要求部により一定期間だけ長くさせて前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の第１の態様は、それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断方法であって、前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電圧検出ステップで検出された前記電圧を入力して所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断ステップと、を有し、前記電圧検出ステップでは、前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記スイッチング部のゲート／ドレイン間またはゲート／ソース間の差動電圧を検出し、前記診断ステップでは、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出ステップで検出した前記差動電圧が所定の閾値より低いかを監視し、前記差動電圧が前記閾値以上と判定されると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定することを特徴とする。
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の第２の態様は、それぞれスイッチング部を有して並列に接続された２以上のコンバータ部と、前記スイッチング部を所定のスイッチング周期で動作するように制御する制御部と、を備えるＤＣＤＣコンバータの故障を検出するＤＣＤＣコンバータ故障診断方法であって、前記２以上のコンバータ部のそれぞれの前記スイッチング部の電圧を検出する電圧検出ステップと、前記電圧検出ステップで検出された前記電圧を入力して所定の電圧変動条件を満たしているかを監視し、前記電圧が前記電圧変動条件を満たさないと判定すると対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定する診断ステップと、を有し、前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、前記診断ステップでは、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を一定期間だけ長くするように前記制御部に要求した後に前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の他の態様は、上述した本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の第２の態様において、前記診断ステップでは、前記電圧変動条件の監視として前記ＤＣＤＣコンバータが昇圧動作中または降圧動作中に前記電圧検出ステップで検出した前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動しているかを監視し、前記電圧が前記スイッチング周期に同期して変動していない時間が所定の故障判定時間に達したと判定すると、対応する前記スイッチング部及び前記コンバータ部を故障と判定することを特徴とする。
【００１５】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の他の態様は、前記故障判定時間は、前記スイッチング周期以上に設定されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の他の態様は、前記電圧の変動は、エッジ検出方式、またはポーリング方式、またはスイッチング周期との同期を検出する位相補償込の信号検出方式、のいずれかを用いて検出されることを特徴とする。
【００１８】
本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の他の態様は、上述した本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の第１の態様において、前記制御部は、前記コンバータ部毎に前記スイッチング周期を個別に変更して制御可能であり、前記診断ステップでは、前記２以上のコンバータ部から順次１つずつ選択し、選択された前記コンバータ部の前記スイッチング周期を一定期間だけ長くするように前記制御部に要求した後に前記ＤＣＤＣコンバータの故障検出を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、部品点数を低減して低コストで故障検出が可能なＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及びＤＣＤＣコンバータ故障診断装置を搭載したＤＣＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法を説明するための（ａ）昇圧動作信号、（ｂ）制御信号、（ｃ）ドレイン電圧またはソース電圧、及び（ｄ）診断結果の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】第１実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図４】第１実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置を降圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータに搭載した一例を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置を昇降圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータに搭載した一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及びＤＣＤＣコンバータ故障診断装置を搭載したＤＣＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及びＤＣＤＣコンバータ故障診断装置を搭載したＤＣＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。
【図８】第３実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態におけるＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法は、コンバータ部を複数備えたマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータに適用されるものである。
【００２２】
特許文献１のように、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータの故障診断を電流を用いて行うようにすると、電流検出回路が必要となって部品点数が増大してしまう、といった問題が生じる。そこで、本発明のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法では、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータの電圧を検出して故障診断を行うようにしている。
【００２３】
故障診断に用いる電圧として、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータの出力端の電圧（出力電圧）を用いると、１つのコンバータ部が故障してもそれを検出できない場合がある。とくに、供給する電力が少ない軽負荷のときは、故障したコンバータ部を除く残りのコンバータ部で必要な電力をカバーできることがあり、その場合には所望の電圧が維持されることになる。その結果、出力電圧を監視してもコンバータ部の故障を検知することが困難になる。そこで本発明では、複数のコンバータ部のそれぞれの電圧を監視するように故障診断装置を構成している。
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ故障診断装置を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００、及びＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００を搭載したマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０の構成を示すブロック図である。図１に示すマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０は、昇圧型のＤＣＤＣコンバータであり、一例としてコンバータ部１１を２つ備えている（それぞれを区別するときは１１ａ、１１ｂと記す。以下同様。）。
【００２５】
それぞれのコンバータ部１１ａ、１１ｂは、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１２と、コイル１３と、ダイオード１４とを有している。図１に示したマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０では、スイッチング部としてＦＥＴ１２を用いているが、これに限定されず、バイポーラトランジスタなどのスイッチング素子を用いてもよい。
【００２６】
マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０は、２つのコンバータ部１１ａ、１１ｂが並列接続されて入力端１５及び出力端１６に接続されている。入力端１５にはバッテリ１が接続され、出力端１６には図示しない負荷が接続される。また、入力端１５側及び出力端１６側のそれぞれにコンデンサ１７ａ、１７ｂが接続されている。マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０では、コンデンサ１７ａ、１７ｂをコンバータ部１１の外に設けているが、これに代えてコンバータ部１１のそれぞれの内部にコンデンサを設けてもよい。
【００２７】
マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０は、コンバータ部１１ａ、１１ｂのそれぞれに設けられたＦＥＴ１２が、所定のスイッチング周期でオン／オフ動作することで、負荷に必要な電圧の電力を供給している。各ＦＥＴ１２をオン／オフ制御するために、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０には制御部１８が設けられており、制御部１８から各ＦＥＴ１２のゲートに所定の制御信号が出力される。
【００２８】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００は、コンバータ部１１の故障を検出するために電圧検出部１１０と診断部１２０とを有している。電圧検出部１１０は、各ＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を検出し、検出したそれぞれのドレイン電圧またはソース電圧を診断部１２０に出力する。診断部１２０は、各ＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を診断することで、ＦＥＴ１２の故障及び故障ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１を検出する。なお、診断部１２０の処理を制御部１８と同じ演算処理回路を用いて行うようにしてもよい。
【００２９】
マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０はコンバータ部１１を複数（ここでは２つ）備えていることから、例えば出力端１６の電圧を検出してコンバータ部１１の故障診断を行おうとしても、故障したコンバータ部１１以外のコンバータ部１１で所望の電圧の電力供給が可能になる場合がある。その場合には、コンバータ部１１の故障を検出するのが困難となる。また、出力端１６の電圧を検出してコンバータ部１１の故障を発見したとしても、複数のコンバータ部のうち、どのコンバータ部が故障したかを特定することができない。
【００３０】
そこで、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００では、電圧検出部１１０が各ＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を検出するようにしている。診断部１２０は、電圧検出部１１０から各ＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を入力し、それぞれを個別に診断することで、ＦＥＴ１２が故障したコンバータ部１１を特定できるようにしている。
【００３１】
診断部１２０は、コンバータ部１１の故障を検出するために以下の処理を行う。まず、電圧検出部１１０からＦＥＴ１２毎のドレイン電圧またはソース電圧を入力するとともに、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０が昇圧動作中か否かを判定するための昇圧動作信号を制御部１８から入力する。制御部１８から入力した昇圧動作信号に基づいて診断部１２０が昇圧動作中と判定すると、制御部１８が各ＦＥＴ１２を制御しているスイッチング周期に同期してドレイン電圧またはソース電圧が変動しているか否かを判定する。
【００３２】
診断部１２０は、電圧変動の判定の結果ドレイン電圧またはソース電圧がスイッチング周期に同期して変動していないと判定すると、同期して変動しない状態が連続して続く継続時間を求める。そして、継続時間が所定時間（以下では、故障判定時間と称する。）以上に達したと判定すると、当該のＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１が故障と判定する。
【００３３】
診断部１２０によるコンバータ部１１の故障診断の方法を、図２を用いてさらに詳細に説明する。図２は、診断部１２０における故障診断の方法を説明するためのタイミングチャートである。同図（ａ）は、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０が昇圧動作を行っていないときにオフ、昇圧動作中にオン、となる昇圧動作信号の時間変化の一例を示す。同図（ｂ）は、制御部１８から各ＦＥＴ１２のゲートに出力される制御信号の時間変化の一例を示す。同図（ｃ）は、診断部１２０が電圧検出部１１０から入力したＦＥＴ１２毎のドレイン電圧またはソース電圧の時間変化の一例を示す。さらに同図（ｄ）は、診断部１２０による診断結果の一例を示す。
【００３４】
図２（ａ）に示す昇圧動作信号がオフからオンになると、図２（ｂ）に示すような所定のスイッチング周期（Ｔｓで表示）でオン／オフを繰り返す制御信号が制御部１８から各ＦＥＴ１２のゲートに出力される。これにより、各ＦＥＴ１２のスイッチング動作が開始されてドレイン電圧またはソース電圧がスイッチング周期Ｔｓで昇圧と降圧を繰り返す。ここで、ＦＥＴ１２が故障したときには、図２（ｃ）に示すようにドレイン電圧またはソース電圧が昇降圧を繰り返さなくなってしまう。図２（ｃ）では、Ｔの時点以降ドレイン電圧またはソース電圧が昇降圧を繰り返さなくなったことを示している。
【００３５】
ドレイン電圧またはソース電圧の変動を検出する方式として、電圧の立上り／立下りを検出するエッジ検出、電圧の高／低を連続的に監視するポーリング、及び制御信号から電圧変動までの位相のずれを補償した上で制御信号のスイッチング周期と電圧変動との同期を検出する位相補償込みの同期検出、のいずれか１つ以上の検出方式を用いることができる。
【００３６】
診断部１２０は、ドレイン電圧またはソース電圧が昇降圧を繰り返さなくなった時点Ｔからの経過時間を求め、この経過時間が故障判定時間（Ｔｃで表示）に達したと判定すると、当該のＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１が故障したと判定する（図２（ｄ））。故障判定時間Ｔｃは、スイッチング周期Ｔｓと同じ長さかそれ以上の長さとするのがよい。
【００３７】
診断部１２０は、いずれかのコンバータ部１１の故障を検出すると、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０による昇圧動作を例えば強制的に停止させる。また、ＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００が通報部１３０を備えるように構成しておき、診断部１２０がいずれかのＦＥＴ１２の故障を検出すると、故障したＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１の情報を通報部１３０に出力して外部のユーザ等に通報させるようにするのがよい。
【００３８】
なお、上記ではマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０が昇圧動作中か否かを判定するために、制御部１８から昇圧動作信号を入力して用いていた。これに対し、制御部１８から昇圧動作信号に代えて図２（ｂ）に示す制御信号を入力し、該制御信号用いて昇圧動作中か否かを判定させるようにすることも可能である。すなわち、制御信号が所定のスイッチング周期でオン／オフを繰り返している間、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０が昇圧動作中であると判定させることができる。
【００３９】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の処理の流れを、図３を用いて以下に説明する。図３は、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。ＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００における本実施形態の故障診断方法の処理は、所定の監視周期で繰り返し行われる。まずステップＳ１において、診断部１２０が制御部１８から昇圧動作信号を入力してマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０が昇圧動作中か否かを判定する。判定の結果、昇圧動作中と判定すると次のステップＳ２に進む一方、昇圧動作中でないと判定すると当該の監視周期の処理を終了する。
【００４０】
以下のステップＳ２〜Ｓ７の処理は、複数あるコンバータ部１１のＦＥＴ１２毎に順次行う。図１に示すマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０では、２つのコンバータ部１１ａ、１１ｂのそれぞれのＦＥＴ１２について、順次ステップＳ２〜Ｓ７の処理を行う。ステップＳ２では、診断部１２０が電圧検出部１１０からドレイン電圧またはソース電圧を入力してその電圧変動を検出するための処理を行う。そして、ステップＳ３において電圧変動が検出されたか否かを判定する。判定の結果、電圧変動が検出された場合にはステップＳ４に進み、電圧変動が検出されなかった場合にはステップＳ５に進む。
【００４１】
ステップＳ４では、電圧変動が検出された場合の処理として、未検出時間Ｔｄに０を設定する。未検出時間Ｔｄは、ＦＥＴ１２毎に昇圧動作中（昇圧動作信号がオン）に電圧変動が連続して検出されなかった時間を算出するのに用いるものである。ステップＳ４の処理を終了すると、当該の監視周期の処理を終了する。一方ステップＳ５では、電圧変動が検出されなかった場合の処理として、未検出時間Ｔｄに監視周期のΔＴを加算し、加算した結果を再び未検出時間Ｔｄとする（未検出時間Ｔｄの更新）。
【００４２】
ステップＳ５で未検出時間Ｔｄが更新されると、次のステップＳ６で未検出時間Ｔｄが故障判定時間Ｔｃ以上となったか否かを判定する。ステップＳ６で未検出時間Ｔｄが故障判定時間Ｔｃ以上と判定されると、ステップＳ７でマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０による昇圧動作を強制的に停止させる。また、故障したＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１の情報等を通報部１３０に送信してユーザ等に通報させる。一方、未検出時間Ｔｄが故障判定時間Ｔｃ未満であると判定されると、当該の監視周期の処理を終了する。
【００４３】
上記説明のように、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００及び故障診断方法では、電圧検出部１１０が各ＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を検出し、診断部１２０が検出したそれぞれの電圧を用いて各ＦＥＴ１２の故障を診断することから、電流検出回路を用いる場合のように抵抗や増幅器等の部品を追加する必要がなく、低コストでマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータの故障診断を行うことができる。
【００４４】
図１では、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００を昇圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０に搭載した一例を示したが、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００はこれに限定されず、別のタイプのマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータにも適用することができる。一例として、降圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ２０に本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００を搭載したものを図４に、昇降圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ３０に本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００を搭載したものを図５に、それぞれ示す。
【００４５】
図４に示す降圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ２０に本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００を搭載したときも、昇圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０に搭載されたときと同様に、電圧検出部１１０がそれぞれのコンバータ部２１（２１ａ、２１ｂ）に設けられたＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を検出し、診断部１２０が電圧検出部１１０で検出したドレイン電圧またはソース電圧を入力して各ＦＥＴ１２の故障を診断することができる。
【００４６】
また、図５に示す昇降圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ３０では、コンバータ部３１（３１ａ、３１ｂ）のそれぞれに２つのＦＥＴ１２が備えられているが、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００を搭載したときは、電圧検出部１１０が各コンバータ部３１に設けられた２つのＦＥＴ１２の両方のドレイン電圧またはソース電圧を検出する。そして、診断部１２０は、電圧検出部１１０で検出したすべてのＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を用いて故障診断を行う。これにより、いずれのＦＥＴ１２が故障しても、故障したＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部３１を検出することができる。ここで、図５に示すマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ３０では、それぞれのＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を検出しているが、少なくとも各コンバータ部３１ａ、３１ｂの最後段において電圧検出するのが好ましい。各コンバータ部３１ａ、３１ｂの最後段において電圧検出することで、どのコンバータ部に問題があるかがわかる。また、他のＦＥＴのドレイン電圧またはソース電圧についても電圧検出すると、故障した箇所を詳細に特定できるのでより好ましい。
【００４７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法を、図６を用いて説明する。図６は、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置２００の構成を示すブロック図である。ここでも、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置２００が昇圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０に搭載された一例を示している。
【００４８】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置２００では、電圧検出部２１０が各ＦＥＴ１２のゲート／ドレイン間またはゲート／ソース間の差動電圧を測定している。マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０の昇圧動作中に電圧検出部２１０が上記の差動電圧を測定し、これを診断部２２０に出力する。
【００４９】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法では、診断部２２０が電圧検出部２１０から差動電圧の測定値を入力し、これを所定の閾値と比較する。その結果差動電圧が所定の閾値以上と判断したとき、当該のＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１が故障したと判定する。そして、第１実施形態と同様に、マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０による昇圧動作を強制的に停止させるとともに、故障したＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１の情報等を通報部１３０に送信してユーザ等に通報するのがよい。
【００５０】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置２００及び故障診断方法でも、電圧検出部２１０で差動電圧を測定するのに抵抗や増幅器等の部品を追加する必要はなく、低コストでマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータの故障診断を行うことができる。
【００５１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法を、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置３００の構成を示すブロック図である。ここでも、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置３００が昇圧型のマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０に搭載された一例を示している。本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置３００は、第１実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置１００にさらに周波数変更要求部３４０を追加している。
【００５２】
２つのコンバータ部１１に設けられたＦＥＴ１２のスイッチング周期が短く（スイッチング周波数が高く）高速にオン／オフを繰り返すときは、電圧検出部１１０で測定したドレイン電圧またはソース電圧の電圧変動を検出するのが難しくなる。そこで、本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置３００では、複数のコンバータ部１１から対象のコンバータ部１１を１つずつ順次選択し、選択された対象コンバータ部１１のＦＥＴ１２に対してスイッチング周波数を一定期間だけ低下させる。
【００５３】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断装置３００が適用されるマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータは、各コンバータ部のスイッチング周期を個別に変更できる制御部を備えるものとする。マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータは、複数あるコンバータ部のうち１つだけスイッチング周波数を低下させても、昇圧後の出力電圧を維持することが可能となっている。
【００５４】
本実施形態では、対象のコンバータ部１１が順次選択されると、選択された対象コンバータ部１１のＦＥＴ１２のスイッチング周波数をそれまでより低い所定の周波数まで低下させるように、周波数変更要求部３４０から制御部１８に対して周波数低下要求信号を一定期間だけ出力する。これにより、対象のＦＥＴ１２のスイッチング周波数が一定期間だけ低下する。上記の一定期間は、少なくとも故障判定時間Ｔｃより長くする必要がある。
【００５５】
診断部３２０は、スイッチング周波数を低下させた一定期間内に、対象コンバータ部１１内のＦＥＴ１２のドレイン電圧またはソース電圧を電圧検出部１１０から入力し、電圧変動が検出されるか否かを判定する。そして、判定の結果電圧変動が検出されず、電圧変動が検出されない時間が故障判定時間以上に達したＦＥＴ１２が検出されたとき、当該のＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１（選択されたコンバータ部１１）が故障と判定する。
【００５６】
本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の処理の流れを、図８を用いて以下に説明する。図８は、ＤＣＤＣコンバータ故障診断装置３００において処理される本実施形態のＤＣＤＣコンバータ故障診断方法の流れを説明するためのフローチャートである。ステップＳ１でマルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０が昇圧動作中と判定されると、本実施形態では以降の処理をコンバータ部１１毎に行う。
【００５７】
コンバータ部１１毎の処理として、本実施形態ではまずステップＳ１１の処理を行う。ステップＳ１１では、対象のコンバータ部１１のスイッチング周波数を、通常の周波数ｆ０より低い周波数ｆ１（ｆ１＜ｆ０）に変更するように周波数変更要求部３４０から制御部１８に要求する。ここでは、診断部３２０が対象コンバータ部１１を順次選択するものとしており、周波数変更要求部３４０は診断部３２０から対象コンバータ部１１の情報を入力する。周波数変更要求部３４０から制御部１８への要求により、対象のコンバータ部１１のみが低周波数ｆ１でスイッチング動作し、その他のコンバータ部１１は通常の周波数ｆ０でスイッチング動作する。
【００５８】
対象のコンバータ部１１のスイッチング周波数が低下された後は、第１実施形態と同様にステップＳ２〜Ｓ７の処理を行う。これに加えて本実施形態では、電圧変動が検出された場合及び検出されなかった場合のいずれでも、当該監視周期の処理を終了する前に、ステップＳ１１でスイッチング周波数を低下させた対象のコンバータ部１１を通常の周波数ｆ０でスイッチング動作させるための処理を行う。
【００５９】
具体的には、電圧変動が検出された場合の処理であるステップＳ４の次に、ステップＳ１２として対象のコンバータ部１１のスイッチング周波数を通常の周波数ｆ０に戻すように周波数変更要求部３４０から制御部１８に要求する。また、電圧変動が検出されなかった場合には、ステップＳ６で未検出時間Ｔｄが故障判定時間Ｔｃ未満と判定されたときに、ステップＳ１３として対象のコンバータ部１１のスイッチング周波数を通常の周波数ｆ０に戻すように周波数変更要求部３４０から制御部１８に要求する。なお、対象のコンバータ部１１が２以上のＦＥＴ１２を有する場合には、ステップＳ２〜Ｓ７及びステップＳ１２、Ｓ１３の処理をすべてのＦＥＴ１２に対して順次行い、いずれか１つでも故障のＦＥＴ１２が検出されると、当該のコンバータ部１１が故障と判定する。
【００６０】
マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ１０の制御部１８は、各ＦＥＴ１２のスイッチング周波数を任意に変更可能なことから、低下させた後のスイッチング周波数ｆ１をノイズの影響を受けにくい周波数に設定することができる。これにより、ＤＣＤＣコンバータ故障診断装置３００は、故障したＦＥＴ１２及び該ＦＥＴ１２を有するコンバータ部１１を精度よく検出することが可能となる。
【００６１】
また、制御部１８は、各コンバータ部１１のＦＥＴ１２に対してスイッチング周期を任意に変更できることから、例えば一定期間だけオン／オフ動作を停止させるパルススキップモード等の制御も可能である。これにより、出力電圧のリップルを抑制するような制御も可能となる。
【００６２】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係るＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態におけるＤＣＤＣコンバータ故障診断装置及び故障診断方法の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１        バッテリ
１０、２０、３０    マルチフェーズ型ＤＣＤＣコンバータ
１１，２１、３１    コンバータ部
１２      ＦＥＴ
１３      コイル
１４      ダイオード
１５      入力端
１６      出力端
１７ａ、１７ｂ    コンデンサ
１８      制御部
１００、２００、３００    ＤＣＤＣコンバータ故障診断装置
１１０、２１０    電圧検出部
１２０，２２０、３２０    診断部
１３０    通報部
３４０    周波数変更要求部
【図１】
0006391402.tif 000002
【図２】
0006391402.tif 000003
【図３】
0006391402.tif 000004
【図４】
0006391402.tif 000005
【図５】
0006391402.tif 000006
【図６】
0006391402.tif 000007
【図７】
0006391402.tif 000008
【図８】
0006391402.tif 000009