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JP7150122B1 - 電力変換装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電圧の異常による各部品の破損を防ぎつつ、電圧センサの不具合の判定を行うことができるコンバータを得ることを目的とする。【解決手段】コンバータ３の制御装置３５は、バッテリ１の電圧センサによるバッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側電圧センサ３８による低圧側検出値Ｖ１のいずれかもしくは両方が異常値である場合、負荷２への電力供給を遮断するゲート遮断を行う。そして、制御装置３５は、ゲート遮断を行った後、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側検出値Ｖ１に基づき、本体部３０が異常であるかを判定する。本体部３０が異常でないと判定した場合、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、低圧側検出値Ｖ１、および高圧側電圧センサ３９による高圧側検出値Ｖ２に基づき、バッテリ電圧センサ、または低圧側電圧センサ３８の異常判定を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、電力変換装置に関するものである。
従来の電力変換装置の異常監視装置においては、電力変換装置の昇圧動作中に、バッテリ電圧と電力変換装置の入力側電圧との偏差が算出される。偏差が基準値以上であると、バッテリ電圧、電力変換装置の入力側電圧、および電力変換装置の出力側電圧に基づき、異常状態となっている電圧センサが特定される（例えば特許文献１）。
特許第４２２５１２２号
従来の異常監視装置においては、電圧の異常が検出された場合、負荷への電力供給が継続されたまま、電圧センサの異常判定が行われる。このため、実際に電力変換装置の本体部に電圧異常が生じている場合、過電圧が生じて部品が破損するおそれがある。
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電圧の異常による各部品の破損を防ぎつつ、電圧センサの異常判定を行うことができる電力変換装置を得ることを目的とする。
本開示に係る電力変換装置は、バッテリおよび負荷に接続されており、電圧の変換を行う本体部、本体部の低圧側の電圧を検出する低圧側電圧センサ、本体部の高圧側の電圧を検出する高圧側電圧センサ、および、本体部を制御するとともに、低圧側電圧センサによる検出値である低圧側検出値と、高圧側電圧センサによる検出値である高圧側検出値と、バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧センサによる検出値であるバッテリ検出値とを取得する制御装置を備え、制御装置は、バッテリ検出値、および低圧側検出値のうち、いずれか一方または両方が異常値である場合、本体部を制御して、負荷への電力供給を遮断するゲート遮断を行い、ゲート遮断を行った後、バッテリ検出値、および低圧側検出値に基づき、本体部が異常であるかを判定する第１判定処理を行い、第１判定処理において本体部が異常でないと判定した場合、バッテリ検出値、低圧側検出値、および高圧側検出値に基づき、バッテリ電圧センサ、および低圧側電圧センサのうち、いずれが異常であるかを判定する第２判定処理を行う。
本開示の電力変換装置によれば、電圧の異常による各部品の破損を防ぎつつ、電圧センサの異常判定を行うことができる。
実施の形態１における電力伝搬システムの構成を示す図である。 実施の形態１における制御装置による処理を示すフローチャートである。 実施の形態２における制御装置による処理を示すフローチャートである。 実施の形態３における電力伝搬システムの構成を示す図である。 実施の形態３における制御装置による処理を示すフローチャートである。 実施の形態４における制御装置による処理を示すフローチャートである。 実施の形態５における電力伝搬システムの構成を示す図である。 実施の形態５おける制御装置による処理を示すフローチャートである。 実施の形態６おける制御装置による処理を示すフローチャートである。 実施の形態１～６の制御装置の各機能を実現する処理回路の第１例を示す構成図である。 実施の形態１～６の制御装置の各機能を実現する処理回路の第２例を示す構成図である。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における電力伝搬システムの構成を示す図である。図１に示されている電力伝搬システム５は、１つまたは複数のバッテリ１、負荷２、コンバータ３、およびバッテリ電圧センサ４を備えている。電力伝搬システム５は、コンバータ３を介して、バッテリ１からの電力を、負荷２に供給するシステムである。または、電力伝搬システム５は、コンバータ３を介して、負荷２によって発電される電力を、バッテリ１に蓄積させるシステムでもよい。電力伝搬システム５は、例えば、ハイブリッド車両に適用される。
＜コンバータ＞
コンバータ３は、低圧側と高圧側との間において双方向の電圧変換が可能な電力変換装置である。コンバータ３は、低圧側電圧を入力側電圧とし、昇圧する。そして、コンバータ３は、昇圧後の高圧側電圧を、出力側電圧として出力する。
コンバータ３の低圧側は、バッテリ１と接続されている。バッテリ１は、コンデンサとしてもよい。また、コンバータ３の高圧側は、負荷２と接続されている。
また、コンバータ３は、本体部３０、電流センサ３３、低圧側電圧センサ３８、高圧側電圧センサ３９、および制御装置３５を備えている。
本体部３０は、リアクトル３１、電力変換回路３２、低圧側コンデンサ３７、および高圧側コンデンサ３６を有している。本体部３０は、バッテリ１および負荷２に接続されている。本体部３０は、バッテリ１から印加される電圧を昇圧して、負荷２に電力を供給する。これにより、コンバータ３は、負荷２を駆動する。
＜電力変換回路＞
電力変換回路３２は、入力側電圧である低圧側電圧を、出力側電圧である高圧側電圧に昇圧する。電力変換回路３２は、正極側スイッチング素子３２ｂと、負極側スイッチング素子３２ａとを有している。正極側スイッチング素子３２ｂおよび負極側スイッチング素子３２ａは、互いに直列に接続されている。正極側スイッチング素子３２ｂおよび負極側スイッチング素子３２ａは、コンバータ３におけるスイッチング回路を構成している。
尚、負極側スイッチング素子３２ａおよび正極側スイッチング素子３２ｂの少なくともいずれか一方に替えて、並列接続ユニットが用いられてもよい。並列接続ユニットは、複数のスイッチング素子が並列に接続されているユニットである。
負極側スイッチング素子３２ａおよび正極側スイッチング素子３２ｂは、制御装置３５により制御される。負極側スイッチング素子３２ａおよび正極側スイッチング素子３２ｂとしては、それぞれＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられている。ＩＧＢＴは、フリーホイールダイオードが逆並列接続された構成となっている。
尚、負極側スイッチング素子３２ａおよび正極側スイッチング素子３２ｂとして、それぞれＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられてもよい。ＦＥＴは、逆並列接続された寄生ダイオードを有している。
また、負極側スイッチング素子３２ａおよび正極側スイッチング素子３２ｂとして、バイポーラトランジスタが用いられてもよい。バイポーラトランジスタは、逆並列接続されたダイオードを有している。
制御装置３５は、第１ゲート駆動信号Ｓ１および第２ゲート駆動信号Ｓ２を出力する。負極側スイッチング素子３２ａは、第１ゲート駆動信号Ｓ１がハイレベルのときにオンとなる。また、負極側スイッチング素子３２ａは、第１ゲート駆動信号Ｓ１がローレベルのときにオフとなる。正極側スイッチング素子３２ｂは、第２ゲート駆動信号Ｓ２がハイレベルのときにオンとなる。正極側スイッチング素子３２ｂは、第２ゲート駆動信号Ｓ２がローレベルのときにオフとなる。
負極側スイッチング素子３２ａの一端は、負極側の配線を介して低圧側コンデンサ３７の負極側端子に接続されている。また、負極側スイッチング素子３２ａの他端は、第１接続点３２ｅおよびリアクトル３１を介して、低圧側コンデンサ３７の正極側端子に接続されている。
正極側スイッチング素子３２ｂの一端は、第１接続点３２ｅを介して負極側スイッチング素子３２ａの他端に接続されている。そして、正極側スイッチング素子３２ｂの他端は、高圧側コンデンサ３６の正極側端子に接続されている。高圧側コンデンサ３６の負極側端子は、負極側の配線を介して、負極側スイッチング素子３２ａの一端に接続されている。
＜コンデンサおよびリアクトル＞
低圧側コンデンサ３７は、コンバータ３の入力側電圧である低圧側電圧を平滑化する。高圧側コンデンサ３６は、コンバータ３の高圧側電圧を平滑化する。リアクトル３１は、高圧側コンデンサ３６に蓄積するエネルギを発生させる。
コンバータ３としての機能は、低圧側コンデンサ３７、および高圧側コンデンサ３６が無くても成立する。
＜負荷＞
実施の形態１において、負荷２は、回転機とする。回転機である負荷２は、コンバータ３から電力が供給されて回転する電動機である。また、負荷２は、発電機であってもよい。
負荷２は、図示しないインバータを具備している。インバータは、コンバータ３に電気的に接続されている。インバータによって、コンバータ３からの出力が制御される。負荷２は、コンバータ３からの直流電力の供給を受けて、駆動する。
また、負荷２が発電機であるとすると、負荷２によって発電された交流電力が、インバータにより直流電力に変換される。そして、インバータによって変換された直流電力が、コンバータ３を介してバッテリ１に供給される。
ここで、インバータは、直流電力と交流電力との間の電力変換を行うＤＣ／ＡＣコンバータを構成している。また、インバータは、三相インバータ回路を備えている。三相インバータ回路は、コンバータ３の高圧側正極端子に接続される正極側と、コンバータ３の高圧側負極端子に接続される負極側との間に接続される半導体スイッチである。
インバータにおける三相ブリッジ回路の正極側端子は、コンバータ３の高圧側正極端子に接続されている。そして、三相ブリッジ回路の負極側端子は、コンバータ３の高圧側負極端子に接続されている。正極側端子と負極側端子との間に、Ｕ相アームと、Ｖ相アームと、Ｗ相アームとが並列接続されている。
Ｕ相アームは、Ｕ相上アーム半導体スイッチング素子と、Ｕ相下アーム半導体スイッチング素子とが直列接続されている構成となっている。Ｖ相アームは、Ｖ相上アーム半導体スイッチング素子とＶ相下アーム半導体スイッチング素子とが直列接続されている構成となっている。Ｗ相アームは、Ｗ相上アーム半導体スイッチング素子とＷ相下アーム半導体スイッチング素子とが直列接続されている構成となっている。
Ｕ相出力端子は、Ｕ相上アーム半導体スイッチング素子とＵ相下アーム半導体スイッチング素子とが直列接続された部分から、導出されている。また、Ｕ相出力端子は、負荷２のＵ相電機子巻線端子に接続されている。
Ｖ相出力端子は、Ｖ相上アーム半導体スイッチング素子とＶ相下アーム半導体スイッチング素子とが直列接続された部分から、導出されている。また、Ｖ相出力端子は、負荷２のＶ相電機子巻線端子に接続されている。
Ｗ相出力端子は、Ｗ相上アーム半導体スイッチング素子とＷ相下アーム半導体スイッチング素子とが直列接続された部分から、導出されている。また、Ｗ相出力端子は、負荷２のＷ相電機子巻線端子に接続されている。
Ｕ相上アーム半導体スイッチング素子、およびＵ相下アーム半導体スイッチング素子として、ＩＧＢＴ、ＦＥＴなどの半導体チップが用いられる。Ｖ相上アーム半導体スイッチング素子、およびＶ相下アーム半導体スイッチング素子も同様に、ＩＧＢＴ、ＦＥＴなどの半導体チップが用いられる。Ｗ相上アーム半導体スイッチング素子、およびＷ相下アーム半導体スイッチング素子も同様に、ＩＧＢＴ、ＦＥＴなどの半導体チップが用いられる。
尚、図１においては、１つの負荷２のみが示されているが、２つ以上の負荷２を有するシステムであってもよい。この場合、一部の負荷２は駆動系、例えば電動機であってもよい。そして、他の一部の負荷２は、発電機であってもよい。
＜センサ＞
高圧側電圧センサ３９は、本体部３０の高圧側の電圧を検出する。高圧側の電圧は、高圧側コンデンサ３６の正極と負極との間の電圧である。低圧側電圧センサ３８は、本体部３０の低圧側の電圧を検出する。低圧側の電圧は、低圧側コンデンサ３７の正極と負極との間の電圧である。
電流センサ３３は、リアクトル３１に流れる電流を検出する。また、バッテリ１の出力電圧は、バッテリ電圧センサ４により検出される。
＜制御装置＞
制御装置３５は、電力変換回路３２を制御する。この電力変換回路３２を制御することにより、制御装置３５は、本体部３０を制御する。
また、制御装置３５は、高圧側電圧センサ３９から高圧側検出値Ｖ２を取得する。制御装置３５は、電流センサ３３から検出値ＩＬを取得する。制御装置３５は、低圧側電圧センサ３８から低圧側検出値Ｖ１を取得する。制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４からバッテリ検出値Ｖｂａｔｔを取得する。
また、制御装置３５は、負荷２から情報値Ｉｎｆｏを取得する。情報値Ｉｎｆｏには、負荷２の回転数、トルク、電圧値などが含まれている。
実施の形態１においては、制御装置３５は、高圧側電圧センサ３９によって検出される高圧側検出値Ｖ２と、情報値Ｉｎｆｏに含まれている負荷２の電圧とを比較する。制御装置３５は、高圧側検出値Ｖ２と負荷２の電圧との差分の絶対値を演算する。制御装置３５は、差分の絶対値が判定閾値よりも小さい場合、高圧側電圧センサ３９を正常と判定をする。判定閾値は、実験によって求めてもよい。高圧側電圧センサ３９が正常である場合、高圧側電圧センサ３９による高圧側検出値Ｖ２は、信頼できる値であると確定される。
一方、高圧側検出値Ｖ２と負荷２の電圧との差分の絶対値が判定閾値以上である場合、高圧側電圧センサ３９において不具合が生じていることが外部に通知される。
コンバータ３は、定常状態の動作として、負極側スイッチング素子３２ａをオンとし、正極側スイッチング素子３２ｂをオフとする。これにより、コンバータ３は、リアクトル３１を通電する。そして、コンバータ３は、負極側スイッチング素子３２ａをオフとし、正極側スイッチング素子３２ｂをオンとする。これにより、コンバータ３は、リアクトル３１にエネルギを発生させる。コンバータ３は、高圧側コンデンサ３６にそのエネルギを蓄積させる。
コンバータ３は、負極側スイッチング素子３２ａのオンおよびオフと、正極側スイッチング素子３２ｂのオンおよびオフとを交互に繰り返す。この繰り返しの動作により、高圧側コンデンサ３６にエネルギが蓄積される。このため、高圧側正極端子と高圧側負極端子との間に低電圧側電圧以上に昇圧された高圧側電圧が出力される。制御装置３５は、第１ゲート駆動信号Ｓ１および第２ゲート駆動信号Ｓ２のそれぞれのハイレベルとローレベルのデューティ比を変化させる。すなわち、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２ａのオンおよびオフのタイミングと、正極側スイッチング素子３２ｂのオンおよびオフのタイミングとを変化させる。このため、制御装置３５は、出力電圧としての高圧側電圧の値を制御することができる。
図２は、実施の形態１における制御装置３５による処理を示すフローチャートである。図２に示す処理においては、バッテリ電圧センサ４および低圧側電圧センサ３８に対しての不具合判定が行われる。
また、図２に示す処理においては、設定時間ごと、例えば１ｍｓごとにステップＳ１０１の開始処理が実施される。
制御装置３５は、ステップＳ１０２において、バッテリ電圧センサ４からバッテリ検出値Ｖｂａｔｔを取得する。また、制御装置３５は、低圧側電圧センサ３８から低圧側検出値Ｖ１を取得する。制御装置３５は、高圧側電圧センサ３９から高圧側検出値Ｖ２を取得する。
ステップＳ１０３において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１のいずれか一方または両方が、保護領域であるかを判定する。保護領域は、低電圧閾値以下もしくは過電圧閾値以上の範囲となる。低電圧閾値は、例えば制御が成立する電圧の下限値である。低電圧閾値は、試験によって決められてもよい。過電圧閾値は、例えば、部品破壊のおそれが生ずる電圧の値である。過電圧閾値は、試験によって決められてもよい。
また、保護領域は、低電圧閾値および過電圧閾値を範囲に含めなくてもよい。すなわち、保護領域は、低電圧閾値未満もしくは過電圧閾値よりも大きい範囲としてもよい。また、以下の説明において、保護領域に属する値を「異常値」と称する。また、以下の説明において、保護領域に属さない値を「正常値」と称する。
バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１のいずれか一方または両方が、異常値である場合、処理はステップＳ１０４へ進む。一方、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１の両方が、正常値である場合、処理はステップＳ１１１へ進む。
ステップＳ１０４において、制御装置３５は、本体部３０の負極側スイッチング素子３２ａ、および正極側スイッチング素子３２ｂの両方をオフにするゲート遮断を実施する。これにより、負荷２への電力供給は遮断される。
尚、ステップＳ１０４の時点において、制御装置３５は、センサの不具合により異常値が検出され続けている固着状態となっているのか、本体部３０が実際に電圧異常を起こしているのかの判別ができていない。実施の形態１においては、このように判別ができていない状態においても、各部品の破損を防ぐ観点で、ゲート遮断が実施される。
次に、ステップＳ１０５において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、低圧側検出値Ｖ１、および高圧側検出値Ｖ２を、それぞれ再検知する。尚、この段階に再検知が実施されなくてもよい。または、ステップＳ１０４から設定時間経過後、再検知が実施されてもよい。または、各電圧センサから検出値を取得する処理は、図２のフローチャートの動作とは非同期に、設定サイクルごとに実施されてもよい。
ステップＳ１０６において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１の両方が異常値であるかを判定する。２つのセンサが同時に不具合を起こし、異常値に固着する可能性は低い。よって、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１の両方が異常値である場合、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４、および低圧側電圧センサ３８のいずれも正常であると判定する。そして、制御装置３５は、ステップＳ１０７において、コンバータ３の本体部３０に不具合が生じていると決定する。
また、ステップＳ１０７においては、本体部３０に不具合が生じていることが外部に通知される。その後、処理はステップＳ１２０に進み終了となる。尚、この場合、制御装置３５は、ゲート遮断の状態のまま終了させる。
ステップＳ１０６において、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１のいずれか一方が異常値である場合、ステップＳ１０８において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値を演算する。そして、制御装置３５は、演算値と閾値Ａとを比較する。尚、閾値Ａは、試験によって決めてもよい。もしくは、閾値Ａは、センサの誤差を根拠にして設定されてもよい。
演算値が閾値Ａ以上でない場合、実施の形態１においては、不具合ではなく、瞬間的な読み取り誤差が生じたものとして扱う。すなわち、制御装置３５は、ステップＳ１１８において、ゲート遮断を解除する。そして制御装置３５は、負荷２への電力供給が再開されるように、負極側スイッチング素子３２ａ、および正極側スイッチング素子３２ｂを制御する。そして、処理はステップＳ１２０に進み、終了となる。
一方、演算値が閾値Ａ以上である場合、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４、および低圧側電圧センサ３８のうち、いずれかに不具合が生じていると判定する。そして、制御装置３５は、処理をステップＳ１０９へ進める。
ステップＳ１０９において、制御装置３５は、ゲート遮断を解除する。これにより、負極側スイッチング素子３２ａおよび正極側スイッチング素子３２ｂのそれぞれのオンおよびオフの制御が可能になる。
制御装置３５は、ステップＳ１１０において、高圧側電圧、低圧側電圧を一致させる。このように、高圧側電圧、および低圧側電圧を一致させる制御を、「直結制御」と称する。また、実施の形態１おいては、低圧側電圧と同様にバッテリ電圧も一致する。制御装置３５は、このとき、負極側スイッチング素子３２ａへ第１ゲート駆動信号Ｓ１を出力する。そして、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２ｂへ第２ゲート駆動信号Ｓ２を出力する。
この制御装置３５の第１ゲート駆動信号Ｓ１、および第２ゲート駆動信号Ｓ２の出力により、直結制御が行われる。また、直結制御は、負極側スイッチング素子３２ａおよび正極側スイッチング素子３２ｂのそれぞれのオンおよびオフのデューティ比が調整されることで、行われる。
ステップＳ１１４において、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４、低圧側電圧センサ３８、および高圧側電圧センサ３９から、直結制御後のバッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、低圧側検出値Ｖ１、および高圧側検出値Ｖ２を取得する。そして、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと高圧側検出値Ｖ２との差分の絶対値が閾値Ｂ以下であるかを判定する。また、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１と高圧側検出値Ｖ２との差分の絶対値が閾値Ｃ以上であるかを判定する。
ステップＳ１１４における２つの判定の両方が満たされている場合、低圧側電圧センサ３８が本来示すべき値とは異なる値を示していることとなる。よって、ステップＳ１１５において、制御装置３５は、低圧側電圧センサ３８に不具合が生じていると決定する。また、低圧側電圧センサ３８において不具合が生じていることが外部に通知される。そして、処理はステップＳ１２０に進み、終了となる。
一方、ステップＳ１１４において、上記２つの判定のいずれか一方の判定のみが満たされているか、もしくは両方の判定が満たされていない場合、処理はステップＳ１１６に進む。そして、ステップＳ１１６において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと高圧側検出値Ｖ２との差分の絶対値が閾値Ｂよりも大きいかを判定する。また、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１と高圧側検出値Ｖ２との差分の絶対値が閾値Ｃよりも小さいかを判定する。
ステップＳ１１６における２つの判定の両方が満たされている場合、バッテリ電圧センサ４が本来示すべき値とは異なる値を示していることとなる。よって、ステップＳ１１７において、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４に不具合が生じていると決定する。また、バッテリ電圧センサ４において不具合が生じていることが外部に通知される。そして、処理はステップＳ１２０に進み、終了となる。
一方、ステップＳ１１６において、上記２つの判定のいずれか一方の判定のみが満たされているか、もしくは両方の判定が満たされていない場合、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４および低圧側電圧センサ３８のいずれも正常であると判定する。よって、処理はそのままステップＳ１２０に進み、終了となる。
尚、高圧側電圧センサ３９は、上記のとおり、高圧側検出値Ｖ２と負荷２の電圧との比較により、正常と確報されている。このため、ステップＳ１１４、およびステップＳ１１６においては、高圧側電圧センサ３９が正常であることを前提にして行われる。また、閾値Ｂ、および閾値Ｃは、試験よって設定されていてもよいし、センサの誤差を根拠に設定されてもよい。
ステップＳ１０３の判定処理に説明を戻す。ステップＳ１０３において、バッテリ電圧センサ４によるバッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側電圧センサ３８による低圧側検出値Ｖ１が正常値である場合、処理はステップＳ１１１に進む。そして、ステップＳ１１１において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値を演算する。
ステップＳ１１２において、演算された差分の絶対値が、閾値Ａ未満の場合、制御装置３５は、不具合がなかったものとして扱い、処理はステップＳ１２０に進み終了となる。ステップＳ１１１において演算された値が、閾値Ａ以上の場合、処理はステップＳ１１３へ進む。
ステップＳ１１３において、制御装置３５は、直結制御中であるかを判定する。
ステップＳ１１３において、直結制御中でない場合、処理はステップＳ１１０へ進む。一方、ステップＳ１１３において、直結制御中である場合、処理はステップＳ１１４へ進む。
尚、制御装置３５は、ステップＳ１０８において、演算値が閾値Ａ以上である状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ１０９へ進めてもよい。
また、制御装置３５は、ステップＳ１１２において、ステップＳ１１１により演算された値が閾値Ａ以上である状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ１１３へ進めてもよい。
また、制御装置３５は、ステップＳ１１４において、２つの判定の両方とも満たされる状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ１１５へ進めてもよい。
また、制御装置３５は、ステップＳ１１６において、２つの判定の両方とも満たされる状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ１１７へ進めてもよい。
このような実施の形態１における制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側検出値Ｖ１のうち、いずれか一方または両方が異常値である場合、負荷２への電力供給を遮断するゲート遮断を行う。そして、制御装置３５は、ゲート遮断を行った後、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側検出値Ｖ１に基づき、本体部３０が異常であるかを判定する第１判定処理を行う。
また、制御装置３５は、第１判定処理において本体部３０が異常でないと判定した場合、第２判定処理を行う。この第２判定処理は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、低圧側検出値Ｖ１、および高圧側検出値Ｖ２に基づき、バッテリ電圧センサ４、および低圧側電圧センサ３８のうち、いずれが異常であるかを判定する処理である。
このため、実施の形態１におけるコンバータ３は、ゲート遮断を行うことにより、電圧の異常による各部品の破損を防ぐことができる。また、コンバータ３は、第２判定処理を行うことにより、電圧センサに対して異常の判定を行うことができる。すなわち、コンバータ３は、電圧の異常による各部品の破損を防ぎつつ、電圧センサの異常判定を行うことができる。また、コンバータ３は、本体部３０、バッテリ電圧センサ４、および低圧側電圧センサ３８のうち、いずれに異常が生じているかの障害の切り分けを行うことができる。
また、制御装置３５は、第１判定処理において本体部３０が異常でないと判定した場合、ゲート遮断を解除し、第２判定処理を行う。このため、コンバータ３は、本体部３０を作動させながら、各センサの異常判定を行うことができる。また、コンバータ３は、バッテリ電圧センサ４もしくは低圧側電圧センサ３８のうち、不具合の生じていないセンサを用いつつ、電力伝搬システム５を動かすことができる。
また、制御装置３５は、ゲート遮断を解除した後、高圧側の電圧と低圧側の電圧とを一致させる直結制御を行う。また、制御装置３５は、直結制御を行った後、第２判定処理を行う。このため、コンバータ３は、第２判定処理内で用いられる高圧側の電圧と低圧側の電圧との差分値を小さくすることができる。これにより、閾値により規定される許容範囲が絞られる。よって、誤検知の発生が抑制される。
また、制御装置３５は、第１判定処理において本体部３０が異常でないと判定した場合、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する。制御装置３５は、差分の絶対値が閾値以上である場合、第２判定処理を行う。このため、コンバータ３は、第２判定処理を行う前に、バッテリ電圧センサ４および低圧側電圧センサ３８のうち、いずれか一方に不具合が生じていることを確認することができる。
実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。尚、実施の形態２における電力伝搬システム５の構成は、実施の形態１の構成と同じである。
図３は、実施の形態２における制御装置３５による処理を示すフローチャートである。
実施の形態２におけるステップＳ２０１～ステップＳ２０５は、実施の形態１におけるステップＳ１０１～ステップＳ１０５と同じである。
ステップＳ２０６において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１の両方が異常値であるかを判定する。両方が異常値である場合、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４、および低圧側電圧センサ３８のいずれにも不具合が生じていないと判定する。
そして、制御装置３５は、ステップＳ２０７において、コンバータ３の本体部３０に不具合が生じていると決定する。また、本体部３０において不具合が生じていることが外部に通知される。その後、処理はステップＳ２２０に進み終了となる。尚、この場合、制御装置３５は、ゲート遮断の状態のまま終了させる。
ステップＳ２０６において、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１の両方が異常値ではなかった場合、処理はステップＳ２０８に進む。そして、ステップＳ２０８において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側検出値Ｖ１のいずれかが異常値、すなわち保護領域に属する値となっているかを判定する。いずれも異常値では無い場合、処理はステップＳ２１８へ進む。
一方、ステップＳ２０８において、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側検出値Ｖ１のいずれかが異常値である場合、処理はステップＳ２０９に進む。
ステップＳ２０９～ステップＳ２２０の動作は、実施の形態１におけるステップＳ１０９～１２０の動作と同じである。
尚、制御装置３５は、ステップＳ２０８において、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１のいずれかが異常値である状態が、複数回発生した場合、処理をステップＳ２０９へ進めてもよい。
このような実施の形態２における制御装置３５は、本体部３０が異常でないと判定した場合、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側検出値Ｖ１のうち、いずれか一方が、低電圧閾値および過電圧閾値により規定された範囲外であるかを判定する。そして、いずれか一方が範囲外である場合、いずれのセンサが異常であるかの判定を行う。このため、コンバータ３は、各センサの異常判定を行う前に、バッテリ電圧センサ４および低圧側電圧センサ３８のうち、いずれか一方に不具合が生じていることを確認することができる。
また、コンバータ３は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔまたは低圧側検出値Ｖ１の一方が異常値である場合に限り、センサの異常判定を行うことができる。
実施の形態３．
図４は、実施の形態３における電力変換装置を示す構成図である。
実施の形態３におけるコンバータ３は、高圧側電圧を検知する高圧側電圧センサ３９に加え、さらに高圧側電圧を検知する第２高圧側電圧センサ４０を備えている。このように、コンバータ３は、高圧側電圧を検出する電圧センサを２つ備えている。
また、実施の形態３における負荷２は、情報値Ｉｎｆｏを制御装置３５に出力しない。
また、実施の形態３における制御装置３５は、高圧側電圧センサ３９から高圧側検出値Ｖ２Ｍを取得する。そして、制御装置３５は、第２高圧側電圧センサ４０から第２高圧側検出値Ｖ２Ｓを取得する。
上記以外の構成については、実施の形態１と同様である。
図５は、実施の形態３における制御装置３５による処理を示すフローチャートである。図５の処理においては、設定時間ごと、例えば１ｍｓごとにステップＳ３０１の開始処理が実施される。
ステップＳ３０２において、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４からバッテリ検出値Ｖｂａｔｔを取得する。制御装置３５は、低圧側電圧センサ３８から低圧側検出値Ｖ１を取得する。制御装置３５は、高圧側電圧センサ３９から高圧側検出値Ｖ２Ｍを取得する。そして、制御装置３５は、第２高圧側電圧センサ４０から第２高圧側検出値Ｖ２Ｓを取得する。
その後のステップＳ３０３～ステップＳ３１０の処理は、実施の形態１のステップＳ１０３～ステップＳ１１０と同じである。また、ステップＳ３１１～ステップＳ３１３は、実施の形態１のステップＳ１１１～ステップＳ１１３と同じである。また、ステップＳ３１８の処理は、実施の形態１のステップＳ１１８と同じである。尚、ステップＳ３１３において直結制御中である場合、およびステップＳ３１０における直結制御の後、処理はステップＳ３１４に進む。
ステップＳ３１４において、制御装置３５は、直結制御後によるバッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、低圧側検出値Ｖ１、高圧側検出値Ｖ２Ｍ、および第２高圧側検出値Ｖ２Ｓを取得する。そして、制御装置３５は、高圧側検出値Ｖ２Ｍと第２高圧側検出値Ｖ２Ｓとの差分の絶対値が、閾値Ｂ’以下であるかを判定する。差分の絶対値が閾値Ｂ’以下でない場合、処理はステップＳ３１６に進む。制御装置３５は、差分の絶対値が閾値Ｂ’以下である場合、高圧側電圧センサ３９、および第２高圧側電圧センサ４０がいずれも正常であると確報することができる。
そして、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値が閾値Ｃ’以上であり、且つ、以下の２つの条件のいずれか一方が少なくとも満たされるかを判定する。
・低圧側検出値Ｖ１と高圧側検出値Ｖ２Ｍとの差分の絶対値が、閾値Ｄ’以上である。
・低圧側検出値Ｖ１と第２高圧側検出値Ｖ２Ｓとの差分の絶対値が、閾値Ｅ’以上である。
上記条件が満たされる場合、ステップＳ３１５において、制御装置３５は、低圧側電圧センサ３８において不具合が生じていると決定する。また、低圧側電圧センサ３８において不具合が生じていることが外部に通知される。そして、処理はステップＳ３２０に進み、終了となる。一方、上記条件が満たされない場合、処理はステップＳ３１６に進む。
ステップＳ３１６において、制御装置３５は、ステップＳ３１４と同様に、高圧側検出値Ｖ２Ｍと第２高圧側検出値Ｖ２Ｓとの差分の絶対値が、閾値Ｂ’以下であるかを判定する。差分の絶対値が閾値Ｂ’以下でない場合、処理はステップＳ３２０へ進み、終了となる。この場合、高圧側電圧センサ３９、および第２高圧側電圧センサ４０のいずれかに不具合が生じている可能性がある。よって、外部にこの旨が通知される。一方、制御装置３５は、差分の絶対値が閾値Ｂ’以下である場合、高圧側電圧センサ３９、および第２高圧側電圧センサ４０がいずれも正常であると確報することができる。
そして、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値が閾値Ｃ’以上であり、且つ、以下の２つの条件のいずれか一方が少なくとも満たされるかを判定する。
・バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと高圧側検出値Ｖ２Ｍとの差分の絶対値が、閾値Ｆ’以上である。
・バッテリ検出値Ｖｂａｔｔと第２高圧側検出値Ｖ２Ｓとの差分の絶対値が、閾値Ｇ’以上である。
上記条件が満たされる場合、ステップＳ３１７において、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４において不具合が生じていると決定する。また、バッテリ電圧センサ４において不具合が生じていることが外部に通知される。そして、処理はステップＳ３２０に進み、終了となる。一方、上記条件が満たされない場合、処理はそのままステップＳ３２０に進み、終了となる。
尚、閾値Ｂ’～閾値Ｇ’は、試験によって設定してもよいし、センサの誤差を根拠にして設定されてもよい。
尚、制御装置３５は、ステップＳ３１４において、判定条件が満たされる状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ３１５へ進めてもよい。
また、制御装置３５は、ステップＳ３１６において、判定条件が満たされる状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ３１７へ進めてもよい。
このような実施の形態３におけるコンバータ３は、高圧側電圧センサ３９とは異なる、本体部３０の高圧側の電圧を検出する第２高圧側電圧センサ４０を更に備える。そして、制御装置３５は、第２高圧側電圧センサ４０による検出値である第２高圧側検出値Ｖ２Ｓを更に取得する。
このため、コンバータ３は、負荷２から電圧に関する情報を取得できなくても、高圧側電圧センサ３９と第２高圧側電圧センサ４０の出力を用いて、センサの異常判定を行うことができる。
実施の形態４．
次に、実施の形態４について説明する。尚、実施の形態４における電力伝搬システム５の構成は、実施の形態３の構成と同じである。
図６は、実施の形態４における制御装置３５による処理を示すフローチャートである。
実施の形態４におけるステップＳ４０１～ステップＳ４０５は、実施の形態３におけるステップＳ３０１～ステップＳ３０５と同じである。
ステップＳ４０６において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１の両方が異常値であるかを判定する。両方が異常値である場合、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４、および低圧側電圧センサ３８のいずれにも不具合が生じていないと判定する。
そして、制御装置３５は、ステップＳ４０７において、コンバータ３の本体部３０に不具合が生じていると決定する。また、本体部３０において不具合が生じていることが外部に通知される。その後、処理はステップＳ４２０に進み終了となる。尚、この場合、制御装置３５は、ゲート遮断の状態のまま終了させる。
ステップＳ４０６において、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１の両方が異常値ではなかった場合、処理はステップＳ４０８に進む。そして、ステップＳ４０８において、制御装置３５は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および低圧側検出値Ｖ１のいずれかが異常値、すなわち保護領域の値となっているかを判定する。いずれも異常値では無い場合、処理はステップＳ４１８へ進む。
一方、ステップＳ４０８において、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１のいずれかが異常値である場合、処理はステップＳ４０９に進む。
ステップＳ４０９～ステップＳ４２０の動作は、実施の形態３におけるステップＳ３０９～３２０の動作と同じである。
尚、制御装置３５は、ステップＳ４０８において、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔおよび低圧側検出値Ｖ１のいずれかが異常値である状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ４０９へ進めてもよい。
このような実施の形態４におけるコンバータ３は、実施の形態３と同様に、負荷２から電圧に関する情報を取得できなくても、高圧側電圧センサ３９と第２高圧側電圧センサ４０の出力を用いて、センサの異常判定を行うことができる。また、コンバータ３は、バッテリ検出値Ｖｂａｔｔまたは低圧側検出値Ｖ１の一方が異常値である場合に限り、センサの異常判定を行うことができる。
実施の形態５．
図７は、実施の形態５における電力変換装置を示す構成図である。
＜電力変換回路＞
実施の形態５における電力変換回路３２は、正極側スイッチング素子３２０ｄを備える。電力変換回路３２は、負極側スイッチング素子３２０ａを備える。電力変換回路３２は、２つの第１中間側スイッチング素子３２０ｂ、および第２中間側スイッチング素子３２０ｃを備える。スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄのそれぞれは、直列に接続されている。
負極側スイッチング素子３２０ａの一端は、負極側の配線を介して低圧側コンデンサ３７の負極側端子に接続されている。また、負極側スイッチング素子３２０ａの一端は、バッテリ１の負極および負荷２の一方の電極と接続されている。そして、負極側スイッチング素子３２０ａの他端は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂの一端と接続されている。
第１中間側スイッチング素子３２０ｂの他端は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃの一端と接続されている。そして、第２中間側スイッチング素子３２０ｃの他端は、正極側スイッチング素子３２０ｄの一端と接続されている。また、正極側スイッチング素子３２０ｄの他端は、高圧側コンデンサ３６の正極側端子、および負荷２の他方の電極に接続されている。
第１接続点３２ｅは、第１中間側スイッチング素子３２０ｂと、第２中間側スイッチング素子３２０ｃとの接続点である。第２接続点３２ｆは、負極側スイッチング素子３２０ａと、第１中間側スイッチング素子３２０ｂとの接続点である。第３接続点３２ｇは、第２中間側スイッチング素子３２０ｃと、正極側スイッチング素子３２０ｄとの接続点である。
各スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄとして、例えばＩＧＢＴが用いられてもよい。また、各スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄとして、例えばＦＥＴが用いられてもよい。また、各スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄとして、例えば逆並列接続されたダイオードを有する通常のバイポーラトランジスタが用いてもよい。
制御装置３５は、第１ゲート駆動信号Ｓ１１、第２ゲート駆動信号Ｓ１２、第３ゲート駆動信号Ｓ１３、および第４ゲート駆動信号Ｓ１４を出力する。ここで、負極側スイッチング素子３２０ａは、第１ゲート駆動信号Ｓ１１がハイレベルのときにオンとなり、ローレベルのときにオフとなる。第１中間側スイッチング素子３２０ｂは、第２ゲート駆動信号Ｓ１２がハイレベルのときにオンとなり、ローレベルのときにオフとなる。第２中間側スイッチング素子３２０ｃは、第３ゲート駆動信号Ｓ１３がハイレベルのときにオンとなり、ローレベルのときにオフとなる。正極側スイッチング素子３２０ｄは、第４ゲート駆動信号Ｓ１４がハイレベルのときにオンとなり、ローレベルのときにオフとなる。このように、各スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄは、それぞれ個別に制御装置３５により制御される。
尚、負極側スイッチング素子３２０ａ、第１中間側スイッチング素子３２０ｂ、第２中間側スイッチング素子３２０ｃ、および正極側スイッチング素子３２０ｄの少なくともいずれかに替えて、並列接続ユニットが用いられてもよい。並列接続ユニットは、複数のスイッチング素子が並列に接続されているユニットである。
＜コンデンサおよびリアクトル＞
リアクトル３１は、高圧側コンデンサ３６に蓄積させるためのエネルギを発生させる。リアクトル３１の一端は、第１接続点３２ｅと接続されている。また、リアクトル３１の他端は、バッテリ１の正極と接続されている。
実施の形態５においては、第２接続点３２ｆと、第３接続点３２ｇとの２つの接続点の間に、中間側コンデンサ３２ｈが設けられている。尚、コンバータ３の機能としては、中間側コンデンサ３２ｈが無くても成立する。
＜センサ＞
コンバータ３は、中間電圧センサ３２ｉを備えている。中間電圧センサ３２ｉは、中間側の電圧を検出する。中間側の電圧は、中間側コンデンサ３２ｈの正極と負極との間の電圧である。
＜制御装置＞
制御装置３５は、中間電圧センサ３２ｉによる中間検出値Ｖ０を取得する。一方、制御装置３５は、バッテリ電圧センサ４によるバッテリ検出値Ｖｂａｔｔ、および負荷２による情報値Ｉｎｆｏを取得しない。
＜コンバータ＞
実施の形態５におけるコンバータ３は、昇圧比が２倍未満であるか２倍以上であるかにより、スイッチング制御が異なる。
昇圧比が２倍未満の場合、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオンにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオフにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオンにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオフにする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、リアクトル３１の通電により発生したエネルギを、中間側コンデンサ３２ｈに蓄積させる。
次に、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオフにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオフにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオンにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオンにする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、リアクトル３１の通電により発生したエネルギを、高圧側コンデンサ３６に蓄積させる。
次に、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオフにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオンにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオフにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオンとする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、中間側コンデンサ３２ｈに蓄積されているエネルギを高圧側コンデンサ３６に蓄積させる。
次に、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオフにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオフにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオンにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオンにする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、リアクトル３１の通電により発生したエネルギを、高圧側コンデンサ３６に蓄積させる。
コンバータ３は、このサイクルを繰り返す。コンバータ３は、この繰り返しにより、低圧側電圧と高圧側電圧との昇圧比が２倍未満となるように、低圧側電圧を昇圧する。
一方、昇圧比が２倍以上の場合、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオンにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオンにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオフにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオフにする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、リアクトル３１を通電し、エネルギを発生させる。
次に、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオンにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオフにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオンにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオフにする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、リアクトル３１の通電により発生したエネルギを、中間側コンデンサ３２ｈに蓄積させる。
次に、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオンにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオンにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオフにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオフにする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、リアクトル３１を通電し、エネルギを発生させる。
次に、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオフにする。また、制御装置３５は、第１中間側スイッチング素子３２０ｂをオンにする。また、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオフにする。また、制御装置３５は、正極側スイッチング素子３２０ｄをオンにする。このような制御装置３５による制御により、コンバータ３は、中間側コンデンサ３２ｈに蓄積されているエネルギを高圧側コンデンサ３６に蓄積させる。
コンバータ３は、このサイクルを繰り返す。コンバータ３は、この繰り返しにより、低圧側電圧と高圧側電圧との昇圧比が２倍以上となるように、低圧側電圧を昇圧する。
制御装置３５は、第１ゲート駆動信号Ｓ１１、第２ゲート駆動信号Ｓ１２、第３ゲート駆動信号Ｓ１３、および第４ゲート駆動信号Ｓ１４の全てのハイレベルとローレベルのデューティ比を変化させる。これにより、制御装置３５は、各スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄのオンおよびオフのタイミングを変化させる。これにより、制御装置３５は、高圧側電圧の値を制御することができる。
上記以外の構成は、実施の形態１と同じである。
図８は、実施の形態５おける制御装置３５による処理を示すフローチャートである。
図８の処理においては、設定時間ごと、例えば１ｍｓごとにステップＳ５０１の開始処理が実施される。
制御装置３５は、ステップＳ５０２において、低圧側電圧センサ３８から低圧側検出値Ｖ１を取得する。制御装置３５は、高圧側電圧センサ３９から高圧側検出値Ｖ２を取得する。制御装置３５は、中間電圧センサ３２ｉから中間検出値Ｖ０を取得する。
ステップＳ５０３において、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１が異常値であるかを判定する。制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１が異常値である場合、処理をステップＳ５０４へ進める。一方、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１が正常値である場合、処理をステップＳ５１３へ進める。
ステップＳ５０４において、制御装置３５は、スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄの全てをオフにするゲート遮断を実施する。これにより、負荷２への電力供給は遮断される。
ステップＳ５０５において、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオンにする。これにより、低圧側コンデンサ３７の正極側と中間側コンデンサ３２ｈの正極側とが同電位となる。また、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオンにする。これにより、低圧側コンデンサ３７の負極側と中間側コンデンサ３２ｈの負極側とが同電位となる。
このステップＳ５０５の制御により、低圧側コンデンサ３７と中間側コンデンサ３２ｈとの電圧が同じになる。尚、ステップＳ５０４で行われたゲート遮断は、ステップＳ５０５を行うときに、一時的に解除される。ステップＳ５０５が行われても、正極側スイッチング素子３２０ｄのオフ状態は維持されている。このため、負荷２への電力供給は遮断されたままとなる。
ステップＳ５０６において、制御装置３５は、低圧側電圧センサ３８、高圧側電圧センサ３９、および中間電圧センサ３２ｉの電圧をそれぞれ再検知する。尚、この段階に再検知が実施されなくてもよい。または、ステップＳ５０４から設定時間経過後、再検知が実施してもよい。または、各電圧センサから検出値を取得する処理は、図８のフローチャートの動作とは非同期に、設定サイクルごとに実施されてもよい。
ステップＳ５０７において、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０の両方が異常値である場合、低圧側電圧センサ３８、および中間電圧センサ３２ｉのいずれにも不具合が生じていないと判定する。そして、制御装置３５は、ステップＳ５０８において、コンバータ３の本体部３０に不具合が生じていると決定する。また、本体部３０において不具合が生じていることが外部に通知される。その後、処理はステップＳ５３０に進み終了となる。尚、この場合、制御装置３５は、ゲート遮断の状態のまま、終了させる。
ステップＳ５０７において、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０のいずれか一方が異常値である場合、ステップＳ５０９において、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１と中間検出値Ｖ０との差分の絶対値を演算する。そして、制御装置３５は、演算値と閾値Ａ’’とを比較する。尚、閾値Ａ’’は、試験によって決めてもよい。もしくは、閾値Ａ’’は、センサの誤差を根拠にして設定されてもよい。
演算値が閾値Ａ’’以上でない場合、実施の形態５においては、不具合ではなく、瞬間的な読み取り誤差が生じたものとして扱う。すなわち、制御装置３５は、ステップＳ５２０において、ゲート遮断を解除する。そして制御装置３５は、負荷２への電力供給が再開されるように、各スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄを制御する。そして、処理はステップＳ５３０に進み、終了となる。
一方、演算値が閾値Ａ’’以上である場合、制御装置３５は、中間電圧センサ３２ｉ、および低圧側電圧センサ３８のうち、いずれかに不具合が生じたものと判定する。そして、制御装置３５は、処理をステップＳ５１０へ進める。
ステップＳ５１０において、制御装置３５は、ゲート遮断を解除する。これにより、各スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄのオンおよびオフの制御が可能になる。制御装置３５は、ステップＳ５１１において、高圧側電圧と低圧側電圧とを一致させる直結制御を行う。制御装置３５は、スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄのそれぞれのオンおよびオフのデューティ比を調整することにより、直結制御を行う。
高圧側電圧と低圧側電圧とを一致させた後、ステップＳ５１２において、制御装置３５は、第２中間側スイッチング素子３２０ｃをオンにする。これにより、低圧側コンデンサ３７の正極側と中間側コンデンサ３２ｈの正極側とが同電位となる。また、制御装置３５は、負極側スイッチング素子３２０ａをオンにする。これにより、低圧側コンデンサ３７の負極側と中間側コンデンサ３２ｈの負極側とが同電位となる。
このステップＳ５１２の制御により、低圧側コンデンサ３７と中間側コンデンサ３２ｈとの電圧が同じになる。
次に、ステップＳ５１８において、制御装置３５は、低圧側電圧と中間側電圧と高圧側電圧とが一致したと判断されるタイミングで、低圧側検出値Ｖ１、中間検出値Ｖ０、および高圧側検出値Ｖ２を取得する。そして、制御装置３５は、中間検出値Ｖ０と高圧側検出値Ｖ２との差分の絶対値が、閾値Ｄ’’以下であるかを判定する。
差分の絶対値が閾値Ｄ’’以下でない場合、処理はステップＳ５３０に進み、終了する。尚、この場合、中間電圧センサ３２ｉおよび高圧側電圧センサ３９のうち、いずれかもしくは両方で不具合が生じている可能性がある。よって、この旨が外部に通知される。
一方、差分の絶対値が閾値Ｄ’’以下である場合、制御装置３５は、中間電圧センサ３２ｉおよび高圧側電圧センサ３９はいずれも正常であると確報することができる。この場合、制御装置３５は、次に、以下のいずれか一方が、少なくとも満たされているかを判定する。
・低圧側検出値Ｖ１と中間検出値Ｖ０との差分の絶対値が、閾値Ｅ’’以上である。
・低圧側検出値Ｖ１と高圧側検出値Ｖ２との差分の絶対値が、閾値Ｆ’’以上である。
この２つの条件のいずれか一方が少なくとも満たされる場合、ステップＳ５１９において、制御装置３５は、低圧側電圧センサ３８に不具合が生じていると決定する。また、低圧側電圧センサ３８において不具合が生じていることが外部に通知される。そして、処理はステップＳ５３０に進み、終了となる。一方、この２つの条件のいずれも満たされない場合、処理はそのままステップＳ５３０に進み、終了となる。
尚、閾値Ｄ’’～閾値Ｆ’’は、いずれも試験によって決めてもよい。もしくは、閾値Ｄ’’～閾値Ｆ’’は、いずれもセンサの誤差を根拠にして設定されてもよい。
ステップＳ５０３の判定処理に説明を戻す。ステップＳ５０３において、低圧側電圧センサ３８による低圧側検出値Ｖ１が異常値でない場合、処理はステップＳ５１３に進む。そして、ステップＳ５１３において、制御装置３５は、直結制御中であるかを判定する。
直結制御中の場合、負極側スイッチング素子３２０ａおよび第１中間側スイッチング素子３２０ｂはオフとなる。また、第２中間側スイッチング素子３２０ｃおよび正極側スイッチング素子３２０ｄはオンとなる。直結制御中において、制御装置３５は、このオンおよびオフの状態を維持させる必要がある。このため、制御装置３５は、デューティ比の変更を伴う後述のステップＳ５１４の処理を行うことができない。
よって、制御装置３５は、ステップＳ５１３において、直結制御中である場合、処理をステップＳ５３０へ進めて終了させる。一方、制御装置３５は、直結制御中でない場合、処理をステップＳ５１４へ進める。
ステップＳ５１４において、制御装置３５は、中間電圧センサ３２ｉによる中間検出値Ｖ０に基づき、低圧側電圧の推定値Ｖ１ｅｓｔ＿Ｖ０を演算する。また、制御装置３５は、高圧側電圧センサ３９による高圧側検出値Ｖ２に基づき、低圧側電圧の推定値Ｖ１ｅｓｔ＿Ｖ２を演算する。制御装置３５は、第１ゲート駆動信号Ｓ１１、第２ゲート駆動信号Ｓ１２、第３ゲート駆動信号Ｓ１３、および第４ゲート駆動信号Ｓ１４のデューティ比を用いて、各推定値を演算することができる。
そして、制御装置３５は、ステップＳ５１５において、推定値Ｖ１ｅｓｔ＿Ｖ０と低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値を演算する。また、制御装置３５は、推定値Ｖ１ｅｓｔ＿Ｖ２と低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値を演算する。
制御装置３５は、ステップＳ５１６において、推定値Ｖ１ｅｓｔ＿Ｖ０と低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値が、閾値Ｂ’’以上であるかを判定する。そして、制御装置３５は、推定値Ｖ１ｅｓｔ＿Ｖ２と低圧側検出値Ｖ１との差分の絶対値が、閾値Ｃ’’以上であるかを判定する。
いずれも閾値以下である場合、低圧側電圧センサ３８は正常であるものとして、処理はステップＳ５３０に進み、終了となる。一方、いずれか一方または両方が、閾値以上である場合、推定される値とは異なる値が検出されていることとなる。よって、制御装置３５は、処理をステップＳ５１７に進めて、低圧側電圧センサ３８の不具合判定処理を行う。
ステップＳ５１７において、制御装置３５は、高圧側電圧、低圧側電圧を一致させる直結制御を行う。制御装置３５は、スイッチング素子３２０ａ～３２０ｄのそれぞれのオンおよびオフのデューティ比を調整することで、直結制御を行う。直結制御の後、処理はステップＳ５１２へ進む。
実施の形態５における制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１が異常値である場合、本体部３０を制御して、負荷２への電力供給を遮断するゲート遮断を行う。そして、制御装置３５は、本体部３０を制御して、低圧側コンデンサ３７の電圧と、中間側コンデンサ３２ｈの電圧とを一致させる。制御装置３５は、その後に検出された、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０に基づき、本体部３０が異常であるかを判定する第３判定処理を行う。
また、制御装置３５は、第３判定処理において本体部３０が異常でないと判定した場合、低圧側検出値Ｖ１、中間検出値Ｖ０、および高圧側検出値Ｖ２に基づき、低圧側電圧センサ３８が異常であるかを判定する第４判定処理を行う。
尚、制御装置３５は、ステップＳ５０９において、演算値が閾値Ａ’’以上である状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ５１０へ進めてもよい。
また、制御装置３５は、ステップＳ５１６において、判定条件が満たされる状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ５１７へ進めてもよい。
このため、コンバータ３は、バッテリ電圧センサ４を不要とすることができる。また、中間電圧センサ３２ｉと高圧側電圧センサ３９を全て用いて、低圧側電圧センサ３８の異常判定を行うことができる。このため、誤検知の発生を低減させることができる。
実施の形態６．
次に、実施の形態６について説明する。尚、実施の形態６における電力伝搬システム５の構成は、実施の形態５の構成と同じである。
図９は、実施の形態６における制御装置３５による処理を示すフローチャートである。
実施の形態６におけるステップＳ６０１～ステップＳ６０６は、実施の形態５におけるステップＳ５０１～ステップＳ５０６と同じである。
ステップＳ６０７において、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０の両方が異常値であるかを判定する。低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０の両方が異常値である場合、低圧側電圧センサ３８、および中間電圧センサ３２ｉのいずれにも不具合が生じていないと判定する。
そして、制御装置３５は、ステップＳ６０８において、コンバータ３の本体部３０に不具合が生じていると決定する。また、本体部３０において不具合が生じていることが外部に通知される。その後、処理はステップＳ６３０に進み終了となる。尚、この場合、制御装置３５は、ゲート遮断の状態のまま、終了させる。
ステップＳ６０７において、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０の両方が異常値でなかった場合、処理はステップＳ６０９に進む。そして、ステップＳ６０９において、制御装置３５は、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０のいずれかが異常値、すなわち保護領域の値となっているかを判定する。いずれも異常値では無い場合、処理はステップＳ６２０へ進む。
一方、ステップＳ６０９において、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０のいずれかが異常値である場合、処理はステップＳ６１０に進む。
ステップＳ６１０～ステップＳ６３０の動作は、実施の形態５におけるステップＳ５１０～５３０の動作と同じである。
尚、制御装置３５は、ステップＳ６０９において、低圧側検出値Ｖ１および中間検出値Ｖ０のいずれかが異常値である状態が複数回発生した場合に、処理をステップＳ６１０へ進めてもよい。
実施の形態６のコンバータ３は、実施の形態５と同様に、バッテリ電圧センサ４を不要とすることができる。また、中間電圧センサ３２ｉと高圧側電圧センサ３９を全て用いて、低圧側電圧センサ３８の異常判定を行うことができる。このため、誤検知の発生を低減させることができる。
また、コンバータ３は、低圧側検出値Ｖ１または中間検出値Ｖ０の一方が異常値である場合に限り、センサの異常判定を行うことができる。
また、実施の形態１～６の制御装置３５の各機能は、処理回路によって実現される。図１０は、実施の形態１～６の制御装置３５の各機能を実現する処理回路の第１例を示す構成図である。第１例の処理回路５０は、専用のハードウェアである。
処理回路５０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものに該当する。また、制御装置３５の各機能それぞれを個別の処理回路５０により実現してもよい。もしくは、制御装置３５の各機能をまとめて処理回路５０により実現してもよい。
また、図１１は、実施の形態１～６の制御装置３５の各機能を実現する処理回路の第２例を示す図である。第２例の処理回路６０は、プロセッサ６１およびメモリ６２を備えている。
処理回路６０において、制御装置３５の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述される。そして、ソフトウェアおよびファームウェアは、メモリ６２に格納される。プロセッサ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
メモリ６２に格納されるプログラムは、上述した各部の手順あるいは方法を、コンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリ６２とは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤなども、メモリ６２に該当する。
上述した各部の機能について、一部が専用のハードウェアにより実現され、一部がソフトウェアまたはファームウェアにより実現されてもよい。
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。
１ バッテリ、２ 負荷、３ コンバータ（電力変換装置）、４ バッテリ電圧センサ、５ 電力伝搬システム、３０ 本体部、３１ リアクトル、３２０ａ 負極側スイッチング素子（第１スイッチング素子）、３２０ｂ 第１中間側スイッチング素子（第２スイッチング素子）、３２０ｃ 第２中間側スイッチング素子（第３スイッチング素子）、３２０ｄ 正極側スイッチング素子（第４スイッチング素子）、３２ｅ 第１接続点、３２ｆ 第２接続点、３２ｇ 第３接続点、３２ｉ 中間電圧センサ、３５ 制御装置、３８ 低圧側電圧センサ、３９ 高圧側電圧センサ、４０ 第２高圧側電圧センサ、Ｖ０ 中間検出値、Ｖ１ 低圧側検出値、Ｖ２ 高圧側検出値、Ｖ２Ｍ 高圧側検出値、Ｖ２Ｓ 第２高圧側検出値、Ｖｂａｔｔ バッテリ検出値。

Claims (11)

  1. バッテリおよび負荷に接続されており、電圧の変換を行う本体部、
    前記本体部の低圧側の電圧を検出する低圧側電圧センサ、
    前記本体部の高圧側の電圧を検出する高圧側電圧センサ、および、
    前記本体部を制御するとともに、前記低圧側電圧センサによる検出値である低圧側検出値と、前記高圧側電圧センサによる検出値である高圧側検出値と、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧センサによる検出値であるバッテリ検出値とを取得する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    前記バッテリ検出値、および前記低圧側検出値のうち、いずれか一方または両方が異常値である場合、前記本体部を制御して、前記負荷への電力供給を遮断するゲート遮断を行い、
    前記ゲート遮断を行った後、前記バッテリ検出値、および前記低圧側検出値に基づき、前記本体部が異常であるかを判定する第１判定処理を行い、
    前記第１判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記バッテリ検出値、前記低圧側検出値、および前記高圧側検出値に基づき、前記バッテリ電圧センサ、および前記低圧側電圧センサのうち、いずれが異常であるかを判定する第２判定処理を行う電力変換装置。
  2. 前記制御装置は、前記第１判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記ゲート遮断を解除し、前記第２判定処理を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記制御装置は、前記ゲート遮断を解除した後、さらに前記本体部を制御して、前記高圧側の電圧と前記低圧側の電圧とを一致させる直結制御を行い、前記直結制御を行った後、前記第２判定処理を行う、請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 前記制御装置は、前記第１判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記バッテリ検出値と前記低圧側検出値との差分の絶対値が閾値以上であるか否かを判定し、前記差分の絶対値が前記閾値以上である場合、前記第２判定処理を行う、請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
  5. 前記制御装置は、前記第１判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記バッテリ検出値、および前記低圧側検出値のうち、いずれか一方が、低電圧閾値および過電圧閾値により規定された範囲外であるかを判定し、いずれか一方が範囲外である場合、前記第２判定処理を行う、請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 前記高圧側電圧センサとは異なる、前記本体部の前記高圧側の電圧を検出する第２高圧側電圧センサを更に備え、
    前記制御装置は、前記第２高圧側電圧センサによる検出値である第２高圧側検出値を更に取得し、前記バッテリ検出値、前記低圧側検出値、前記高圧側検出値、および前記第２高圧側検出値に基づき、前記第２判定処理を行う、請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
  7. バッテリおよび負荷に接続されており、電圧の変換を行う本体部、
    前記本体部の低圧側の電圧を検出する低圧側電圧センサ、
    中間電圧センサ、
    前記本体部の高圧側の電圧を検出する高圧側電圧センサ、および、
    前記本体部を制御するとともに、前記低圧側電圧センサによる検出値である低圧側検出値、前記中間電圧センサによる検出値である中間検出値、および、前記高圧側電圧センサによる検出値である高圧側検出値を取得する制御装置を備え、
    前記本体部は、
    一端が前記バッテリの負極および前記負荷の一方の電極と接続されている第１スイッチング素子、
    一端が前記第１スイッチング素子の他端と接続されている第２スイッチング素子、
    一端が前記第２スイッチング素子の他端と接続されている第３スイッチング素子、
    一端が前記第３スイッチング素子の他端と接続されており、他端が前記負荷の他方の電極と接続されている第４スイッチング素子、
    一端が、前記第２スイッチング素子と前記第３スイッチング素子との接続点と接続され、他端が前記バッテリの正極と接続されているリアクトル、
    を有し、
    前記中間電圧センサは、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との接続点と、前記第３スイッチング素子と前記第４スイッチング素子との接続点との２つの接続点の間の電圧を検出し、
    前記制御装置は、
    前記低圧側検出値が異常値である場合、前記本体部を制御して、前記負荷への電力供給を遮断するゲート遮断を行い、
    前記本体部を制御して、前記低圧側の電圧と、前記２つの接続点の間の電圧とを一致させ、その後に検出された、前記低圧側検出値および前記中間検出値に基づき、前記本体部が異常であるかを判定する第３判定処理を行い、
    前記第３判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記低圧側検出値、前記中間検出値、および前記高圧側検出値に基づき、前記低圧側電圧センサが異常であるかを判定する第４判定処理を行う電力変換装置。
  8. 前記制御装置は、前記第３判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記ゲート遮断を解除し、前記第４判定処理を行う、請求項７に記載の電力変換装置。
  9. 前記制御装置は、前記ゲート遮断を解除した後、さらに前記本体部を制御して、前記高圧側の電圧と前記低圧側の電圧とを一致させる直結制御を行い、前記直結制御を行った後、前記第４判定処理を行う、請求項８に記載の電力変換装置。
  10. 前記制御装置は、前記第３判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記低圧側検出値と前記中間検出値との差分の絶対値が閾値以上であるか否かを判定し、前記差分の絶対値が前記閾値以上である場合、前記第４判定処理を行う、請求項７から９までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
  11. 前記制御装置は、前記第３判定処理において前記本体部が異常でないと判定した場合、前記低圧側検出値、および前記中間検出値のうち、いずれか一方が、低電圧閾値および過電圧閾値により規定された範囲外であるかを判定し、いずれか一方が範囲外である場合、前記第４判定処理を行う、請求項７から９までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
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