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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024178582
(43)【公開日】2024-12-25
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20241218BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096824
(22)【出願日】2023-06-13
(71)【出願人】
【識別番号】324003048
【氏名又は名称】三菱電機モビリティ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】重松 良輔
(72)【発明者】
【氏名】中川 才
(72)【発明者】
【氏名】中田 麻衣
(72)【発明者】
【氏名】尹 辰五
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA12
5H730AA20
5H730AS04
5H730AS05
5H730AS08
5H730AS17
5H730BB13
5H730BB14
5H730BB57
5H730DD03
5H730DD04
5H730DD12
5H730DD16
5H730EE13
5H730FD01
5H730FD11
5H730FD21
5H730FD41
5H730FF09
5H730FG05
(57)【要約】
【課題】電力変換装置において、電力変換装置内の電圧情報とは別の外部の電圧情報を用いずに、電力変換装置内の電圧センサ値のみを用いて、異常が発生した電圧センサの特定を行う電力変換装置を提供する。
【解決手段】低電圧側コンデンサの電圧を検出する第１電圧センサと高電圧側コンデンサの電圧を検出する第２電圧センサ及び第３電圧センサを備え、第２電圧センサによる電圧値及び第３電圧センサによる電圧値を比較して第２電圧センサ及び第３電圧センサの異常の有無を判定し、第２センサ電圧による電圧値から推定した第１電圧センサ推定値と第１電圧センサによる電圧値とを比較することで、第１電圧センサ及び第２電圧センサの異常の有無を判定する。
【選択図】図１
【解決手段】低電圧側コンデンサの電圧を検出する第１電圧センサと高電圧側コンデンサの電圧を検出する第２電圧センサ及び第３電圧センサを備え、第２電圧センサによる電圧値及び第３電圧センサによる電圧値を比較して第２電圧センサ及び第３電圧センサの異常の有無を判定し、第２センサ電圧による電圧値から推定した第１電圧センサ推定値と第１電圧センサによる電圧値とを比較することで、第１電圧センサ及び第２電圧センサの異常の有無を判定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の直流電圧を異なる値の第２の直流電圧に変換する電圧変換回路と、少なくとも２つのコンデンサと、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置であって、
前記第１の直流電圧に並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサと、を有するとともに、
第３コンデンサが前記電圧変換回路にある場合は前記第３コンデンサの電圧を検出し、前記第３コンデンサがない場合は前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサを有し、
前記制御装置は、
前記第１の電圧センサにより検出された第１電圧センサ値、前記第２の電圧センサにより検出された第２電圧センサ値及び前記第３の電圧センサにより検出された第３電圧センサ値を用いて、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御するとともに、
前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に予め設定された係数を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行い、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値以上の場合、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値とを一致させる直結制御を行い、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値との差分である第２の差分を算出し、前記第２の差分が予め設定された第２の閾値以上か否かを判定する第２判定処理を行い、
前記第２判定処理において、
前記第２の差分が前記第２の閾値以上の場合前記第２の電圧センサが異常であると判定し、前記第２の差分が前記第２の閾値より小さい場合前記第３の電圧センサが異常であると判定し、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１電圧センサ値と、前記第２電圧センサ値から算出した第１電圧センサ推定値と、の差分である第３の差分を算出し、前記第３の差分が予め設定された第３の閾値以上か否かを判定する第３判定処理を行い、
前記第３判定処理において、
前記第３の差分が前記第３の閾値以上の場合前記第１の電圧センサが異常であると判定し、
前記第３の差分が前記第３の閾値より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定する、電力変換装置。
前記第１の直流電圧に並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサと、を有するとともに、
第３コンデンサが前記電圧変換回路にある場合は前記第３コンデンサの電圧を検出し、前記第３コンデンサがない場合は前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサを有し、
前記制御装置は、
前記第１の電圧センサにより検出された第１電圧センサ値、前記第２の電圧センサにより検出された第２電圧センサ値及び前記第３の電圧センサにより検出された第３電圧センサ値を用いて、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御するとともに、
前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に予め設定された係数を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行い、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値以上の場合、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値とを一致させる直結制御を行い、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値との差分である第２の差分を算出し、前記第２の差分が予め設定された第２の閾値以上か否かを判定する第２判定処理を行い、
前記第２判定処理において、
前記第２の差分が前記第２の閾値以上の場合前記第２の電圧センサが異常であると判定し、前記第２の差分が前記第２の閾値より小さい場合前記第３の電圧センサが異常であると判定し、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１電圧センサ値と、前記第２電圧センサ値から算出した第１電圧センサ推定値と、の差分である第３の差分を算出し、前記第３の差分が予め設定された第３の閾値以上か否かを判定する第３判定処理を行い、
前記第３判定処理において、
前記第３の差分が前記第３の閾値以上の場合前記第１の電圧センサが異常であると判定し、
前記第３の差分が前記第３の閾値より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定する、電力変換装置。
【請求項2】
前記電圧変換回路は、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子を有し、
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第１のスイッチング素子の他方の端子及び前記リアクトルの他端が前記第２のスイッチング素子の一方の端子に接続され、
前記第２のスイッチング素子の他方の端子は前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記第２コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を１として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第１のスイッチング素子の他方の端子及び前記リアクトルの他端が前記第２のスイッチング素子の一方の端子に接続され、
前記第２のスイッチング素子の他方の端子は前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記第２コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を１として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記電圧変換回路は、順次直列に接続された第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、及び一端が前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続され他端が前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点に接続された中間コンデンサを有し、
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子との接続点に前記リアクトルの他端が接続され、
前記第４のスイッチング素子の一方の端子と前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記中間コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を２として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に２を乗じた値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子との接続点に前記リアクトルの他端が接続され、
前記第４のスイッチング素子の一方の端子と前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記中間コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を２として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に２を乗じた値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値とともに前記電圧変換回路の電圧変換幅を用いて算出される、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記制御装置は、
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、請求項４に記載の電力変換装置。
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値とともに前記電圧変換回路の電圧変換幅を用いて算出される、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記制御装置は、
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、請求項６に記載の電力変換装置。
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記第１電圧センサ推定値は、さらに前記電圧変換回路のスイッチング遅延時間を用いて算出される、請求項４から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項9】
前記第１電圧センサ推定値は、さらに前記電圧変換回路の電力変換効率を用いて算出される、請求項４から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項10】
前記第１の直流電圧から前記第２の直流電圧への電圧変換動作と、
前記第２の直流電圧から前記第１の直流電圧への電圧変換動作と、が切り替え可能である、請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第２の直流電圧から前記第１の直流電圧への電圧変換動作と、が切り替え可能である、請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項11】
前記第１の直流電圧から前記第２の直流電圧への電圧変換動作と、前記第２の直流電圧から前記第１の直流電圧への電圧変換動作と、で前記第１電圧センサ推定値は異なる、請求項１０に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電動化車両においては、高効率を達成するために、低圧のバッテリから電力変換装置へ入力された電圧を昇圧してモータに電力を供給し(即ち、力行)、モータ側の電力をバッテリに戻す(即ち、回生)制御が必要である。そしてこの制御には、電力変換装置の入力電圧(以下、低圧側電圧)、電力変換装置の出力電圧(以下、高圧側電圧)をそれぞれ検知する必要がある。そのため、これらの電圧を検知する電圧センサに故障が発生すると、的確な電圧制御ができなくなってしまうため、電力変換装置の状態に関わらずにセンサの異常を監視する技術が重要になる。
【0003】
従来の電力変換装置の異常監視装置においては、電力変換装置に接続されたバッテリのバッテリ電圧、電力変換装置の低圧側電圧及び高圧側電圧を用いることにより、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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第３６３２６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の異常監視装置においては、電力変換装置における異常状態となった電圧センサの特定を行うために、バッテリ電圧を利用する必要があった。しかし、ハイブリッド車両のように、バッテリの制御システムと電力変換装置の制御システムとが別系統の場合は、バッテリ電圧の情報を外部から受け取り、電力変換装置の異常監視装置に用いる必要がある。その場合、外部のシステム処理周期などを考慮した上で、受け取ったバッテリ電圧を信号処理しなければ、信頼できるバッテリ電圧情報として使用できず、異常状態の電圧センサの特定を行うことができない。
【0006】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、外部の電圧情報を使用することなく、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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願に開示される電力変換装置は、
第１の直流電圧を異なる値の第２の直流電圧に変換する電圧変換回路と、少なくとも２つのコンデンサと、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置であって、
前記第１の直流電圧に並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサと、を有するとともに、
第３コンデンサが前記電圧変換回路にある場合は前記第３コンデンサの電圧を検出し、前記第３コンデンサがない場合は前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサを有し、
前記制御装置は、
前記第１の電圧センサにより検出された第１電圧センサ値、前記第２の電圧センサにより検出された第２電圧センサ値及び前記第３の電圧センサにより検出された第３電圧センサ値を用いて、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御するとともに、
前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に予め設定された係数を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行い、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値以上の場合、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値とを一致させる直結制御を行い、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値との差分である第２の差分を算出し、前記第２の差分が予め設定された第２の閾値以上か否かを判定する第２判定処理を行い、
前記第２判定処理において、
前記第２の差分が前記第２の閾値以上の場合前記第２の電圧センサが異常であると判定し、前記第２の差分が前記第２の閾値より小さい場合前記第３の電圧センサが異常であると判定し、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１電圧センサ値と、前記第２電圧センサ値から算出した第１電圧センサ推定値と、の差分である第３の差分を算出し、前記第３の差分が予め設定された第３の閾値以上か否かを判定する第３判定処理を行い、
前記第３判定処理において、
前記第３の差分が前記第３の閾値以上の場合前記第１の電圧センサが異常であると判定し、
前記第３の差分が前記第３の閾値より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定する、ものである。
第１の直流電圧を異なる値の第２の直流電圧に変換する電圧変換回路と、少なくとも２つのコンデンサと、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置であって、
前記第１の直流電圧に並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサと、を有するとともに、
第３コンデンサが前記電圧変換回路にある場合は前記第３コンデンサの電圧を検出し、前記第３コンデンサがない場合は前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサを有し、
前記制御装置は、
前記第１の電圧センサにより検出された第１電圧センサ値、前記第２の電圧センサにより検出された第２電圧センサ値及び前記第３の電圧センサにより検出された第３電圧センサ値を用いて、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御するとともに、
前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に予め設定された係数を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行い、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値以上の場合、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値とを一致させる直結制御を行い、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値との差分である第２の差分を算出し、前記第２の差分が予め設定された第２の閾値以上か否かを判定する第２判定処理を行い、
前記第２判定処理において、
前記第２の差分が前記第２の閾値以上の場合前記第２の電圧センサが異常であると判定し、前記第２の差分が前記第２の閾値より小さい場合前記第３の電圧センサが異常であると判定し、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１電圧センサ値と、前記第２電圧センサ値から算出した第１電圧センサ推定値と、の差分である第３の差分を算出し、前記第３の差分が予め設定された第３の閾値以上か否かを判定する第３判定処理を行い、
前記第３判定処理において、
前記第３の差分が前記第３の閾値以上の場合前記第１の電圧センサが異常であると判定し、
前記第３の差分が前記第３の閾値より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定する、ものである。
【発明の効果】
【0008】
本願によれば、外部のバッテリ電圧情報を使用することなく、電圧センサの異常判定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図2A】実施の形態１に係る電圧センサの異常判定を行う処理を示すフローチャートである。
【図2B】実施の形態１に係る電圧センサの異常判定を行う処理を示すフローチャートである。
【図3】実施の形態１に係る電圧変換回路におけるゲート駆動信号とリアクトル電流波形を示す図である。
【図4】実施の形態１に係る電圧変換回路における動作モード（力行動作時）を説明する図である。
【図5】実施の形態１に係る電圧変換回路における動作モード（回生動作時）を説明する図である。
【図6】実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す図である。
【図7】実施の形態２における電圧変換回路の動作モードを説明するための図である。
【図8】実施の形態２に係る電圧変換回路におけるゲート駆動信号とリアクトル電流波形を示す図である。
【図9A】実施の形態２に係る電圧センサの異常判定を行う処理を示すフローチャートである。
【図9B】実施の形態２に係る電圧センサの異常判定を行う処理を示すフローチャートである。
【図10】実施の形態１及び２に係る制御装置のハードウエアの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本願で開示される電力変換装置の実施の形態について図を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当する部分を示すものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
【0011】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係る電力変換装置について図を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。電力変換装置３は、バッテリ１と負荷２との間に接続され、電源システムを構成している。すなわち、電力変換装置３は、入力側の端子にバッテリ１が接続され、出力側の端子に負荷２が接続されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、バッテリ１の電圧を設定された電圧に昇圧して負荷２に電力を供給する力行動作と負荷２によって発電される電力をバッテリ１に蓄積する回生動作とを切り替え可能に構成されている。
以下に、実施の形態１に係る電力変換装置について図を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す図である。電力変換装置３は、バッテリ１と負荷２との間に接続され、電源システムを構成している。すなわち、電力変換装置３は、入力側の端子にバッテリ１が接続され、出力側の端子に負荷２が接続されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、バッテリ１の電圧を設定された電圧に昇圧して負荷２に電力を供給する力行動作と負荷２によって発電される電力をバッテリ１に蓄積する回生動作とを切り替え可能に構成されている。
【0012】
＜電力変換装置３の構成＞
電力変換装置３は、主回路３０及び制御装置３１を備える。
主回路３０は、低電圧側コンデンサ５１、リアクトル４、電圧変換回路３２、高電圧側コンデンサ５２を備え、さらに、低電圧側コンデンサ５１に印加される電圧Ｖ１を検出する第１の電圧センサ６１、高電圧側コンデンサ５２に印加される電圧Ｖ２を検出する第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３を備える。
電力変換装置３は、主回路３０及び制御装置３１を備える。
主回路３０は、低電圧側コンデンサ５１、リアクトル４、電圧変換回路３２、高電圧側コンデンサ５２を備え、さらに、低電圧側コンデンサ５１に印加される電圧Ｖ１を検出する第１の電圧センサ６１、高電圧側コンデンサ５２に印加される電圧Ｖ２を検出する第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３を備える。
【0013】
低電圧側コンデンサ５１はバッテリ１に対して並列に接続され、高電圧側コンデンサ５２は負荷２に対して並列に接続される。リアクトル４は、第１の端子と第２の端子とを有し、第１の端子がバッテリ１の高電位側（正極側）の端子に接続されている。
【0014】
電圧変換回路３２は、第１のスイッチング素子３２ａと第２のスイッチング素子３２ｂとが直列に接続された構成となっており、負荷２に並列に接続されている。第１のスイッチング素子３２ａ及び第２のスイッチング素子３２ｂは、それぞれ図１に示されるように例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）にダイオードが逆並列接続された構成である。第１のスイッチング素子３２ａは、一方の端子（エミッタ側端子）がバッテリ１の低電位側（負極側）の端子に接続され、第２のスイッチング素子３２ｂは、一方の端子（コレクタ側端子）が負荷２の高電位側の端子に接続されている。第１のスイッチング素子３２ａの他方の端子（コレクタ側端子）と第２のスイッチング素子３２ｂの他方の端子（エミッタ側端子）との接続点である第１の接続部３２ｃは、リアクトル４の第２の端子に接続されている。また、電流センサ４０はリアクトル４と第１の接続部３２ｃの間に配置され、リアクトル４に流れる電流ＩＬを検出する。
【0015】
制御装置３１には、第１の電圧センサ６１で検出された電圧情報Ｖ１ｓｅｎ、第２の電圧センサ６２で検出された電圧情報Ｖ２Ｍｓｅｎ、第３の電圧センサ６３で検出された電圧情報Ｖ２Ｓｓｅｎ、及び電流センサ４０で検出された電流値ＩＬがそれぞれ入力される。また、制御装置３１は電圧変換回路３２の第１のスイッチング素子３２ａ及び第２のスイッチング素子３２ｂのゲートをオンオフするためのゲート駆動信号を生成し、電圧変換回路３２に出力する。詳細は以下で説明する。
【0016】
＜電力変換装置３の動作＞
電力変換装置３の第１のスイッチング素子３２ａおよび第２のスイッチング素子３２ｂには制御装置３１で生成されたゲート駆動信号が印加され、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、第１のスイッチング素子３２ａおよび第２のスイッチング素子３２ｂのそれぞれのゲートがオンオフ動作することで、負荷２に印加される電圧を制御している。
制御周期Ｔｓｗは第１及び第２のスイッチング素子３２ａ、３３ｂの駆動周波数ｆｓｗの逆数となる。すなわち、
Ｔｓｗ＝１／ｆｓｗ
である。
電力変換装置３の第１のスイッチング素子３２ａおよび第２のスイッチング素子３２ｂには制御装置３１で生成されたゲート駆動信号が印加され、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、第１のスイッチング素子３２ａおよび第２のスイッチング素子３２ｂのそれぞれのゲートがオンオフ動作することで、負荷２に印加される電圧を制御している。
制御周期Ｔｓｗは第１及び第２のスイッチング素子３２ａ、３３ｂの駆動周波数ｆｓｗの逆数となる。すなわち、
Ｔｓｗ＝１／ｆｓｗ
である。
【0017】
直列接続された第１のスイッチング素子３２ａ及び第２のスイッチング素子３２ｂのスイッチングパターンは、スイッチング素子３２ａと第２のスイッチング素子３２ｂとが同時にオンしないようにデッドタイムが設けられている。電力変換装置３のＤＣ／ＤＣコンバータにおけるデューティＤｕｔｙは、制御周期Ｔｓｗの１周期における第１のスイッチング素子３２ａのゲート駆動信号のオン時間Ｔｏｎの比率で定義される。すなわち、
Ｄｕｔｙ＝Ｔｏｎ／Ｔｓｗ
である。また、昇圧される電圧Ｖ２は次に示す式（１）によって求められる。
Ｖ２＝Ｖ１／（１－Ｄｕｔｙ） ・・・（１）
電圧変換回路３２の電圧変換幅（デューティＤｕｔｙ）は電圧Ｖ１、電圧Ｖ２で記述されることになる。
Ｄｕｔｙ＝Ｔｏｎ／Ｔｓｗ
である。また、昇圧される電圧Ｖ２は次に示す式（１）によって求められる。
Ｖ２＝Ｖ１／（１－Ｄｕｔｙ） ・・・（１）
電圧変換回路３２の電圧変換幅（デューティＤｕｔｙ）は電圧Ｖ１、電圧Ｖ２で記述されることになる。
【0018】
＜各電圧センサ６１、６２、６３の異常判定を行う手順＞
図２Ａ及び２Ｂは、実施の形態１に係る制御装置３１において、第１の電圧センサ６１、第２の電圧センサ６２、及び第３の電圧センサ６３に対する異常判定を行う手順を示すフローチャートである。図２Ａ及び２Ｂに示す処理は、設定時間ごと、例えば１ｍｓごとに繰り返し実施される。
ステップＳ１０１の電圧センサ異常検出がスタートすると、ステップＳ１０２において、制御装置３１は、第１の電圧センサ６１から第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎ、第２の電圧センサ６２から第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎ、第３の電圧センサ６３から第３電圧センサ値Ｖ２Ｓｓｅｎ、及び第１のスイッチング素子３２ａのオン時間比率、つまりＤＣ／ＤＣコンバータの制御状態である指令デューティＤｕｔｙを取得する。
図２Ａ及び２Ｂは、実施の形態１に係る制御装置３１において、第１の電圧センサ６１、第２の電圧センサ６２、及び第３の電圧センサ６３に対する異常判定を行う手順を示すフローチャートである。図２Ａ及び２Ｂに示す処理は、設定時間ごと、例えば１ｍｓごとに繰り返し実施される。
ステップＳ１０１の電圧センサ異常検出がスタートすると、ステップＳ１０２において、制御装置３１は、第１の電圧センサ６１から第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎ、第２の電圧センサ６２から第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎ、第３の電圧センサ６３から第３電圧センサ値Ｖ２Ｓｓｅｎ、及び第１のスイッチング素子３２ａのオン時間比率、つまりＤＣ／ＤＣコンバータの制御状態である指令デューティＤｕｔｙを取得する。
【0019】
次に、ステップＳ１０３において、制御装置３１は、電圧変換回路３２が「昇圧制御」で制御中か判定する。「昇圧制御」とは低圧側電圧を昇圧して高圧側電圧を生成するように第１の電圧変換回路３２を制御するものである。ステップＳ１０３において、「昇圧制御中」と判定されれば（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ステップＳ１０４に進み、「昇圧制御中」ではないと判定されれば（ステップＳ１０３でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻る。
【0020】
ステップＳ１０４において、制御装置３１は、第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎと第３電圧センサ値Ｖ２Ｓｓｅｎとの差分の絶対値を演算する。
【0021】
次に、ステップＳ１０５において、制御装置３１は、ステップＳ１０４の演算結果と予め設定された閾値Ａ１とを比較する。ステップＳ１０４の演算結果が閾値Ａ１より小さい場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３に異常は無いと判断し、ステップＳ１１１に進む。一方、ステップＳ１０４の演算結果が閾値Ａ１以上である場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３のうち、いずれかに異常が生じていると判定し、ステップＳ１０６に進む。なお、閾値Ａ１は、試験によって決めてもよい。もしくは、閾値Ａ１は、センサの誤差を根拠にして設定してもよい。
【0022】
ステップＳ１０６において、制御装置３１は、電圧変換回路３２に対し直結制御を行い、低圧側電圧と高圧側電圧を一致させる。すなわち、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと高電圧側コンデンサ電圧を検出した第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎとを一致させるように制御する。
なお、「直結制御」とは低圧側電圧と高圧側電圧とが一致するように電圧変換回路３２を制御するもので、第２のスイッチング素子３２ｂのオン時間比率が１で、第１のスイッチング素子３２ａのオン時間比率が０の状態で動作中の状態である。
次に、ステップＳ１０７において、低電圧側コンデンサ５１の電圧を検出した第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと高電圧側コンデンサ５２の電圧を検出した第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎとの差分の絶対値を演算する。
なお、「直結制御」とは低圧側電圧と高圧側電圧とが一致するように電圧変換回路３２を制御するもので、第２のスイッチング素子３２ｂのオン時間比率が１で、第１のスイッチング素子３２ａのオン時間比率が０の状態で動作中の状態である。
次に、ステップＳ１０７において、低電圧側コンデンサ５１の電圧を検出した第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと高電圧側コンデンサ５２の電圧を検出した第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎとの差分の絶対値を演算する。
【0023】
次に、ステップＳ１０８において、制御装置３１は、ステップＳ１０７の演算結果と予め設定された閾値Ｂ１とを比較する。ステップＳ１０７の演算結果が閾値Ｂ１より小さい場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０６の直結制御にて電圧が一致している低電圧側コンデンサ５１の電圧と高電圧側コンデンサ５２の電圧とを、それぞれ第１の電圧センサ６１と第２の電圧センサ６２とが正常に検出していると判断する。その結果、第３の電圧センサ６３が異常であると判定する（ステップＳ１０９）。
【0024】
一方、ステップＳ１０７の演算結果が閾値Ｂ１以上である場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、第１の電圧センサ６１及び第２の電圧センサ６２のうち、いずれかに異常が生じていると判定する。第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３のうちいずれかに異常が生じていると判定されたステップＳ１０５の結果と合わせ、両者の結果に共通する第２の電圧センサ６２が異常であると判定する（ステップＳ１１０）。なお、閾値Ｂ１は、試験によって決めてもよい。もしくは、閾値Ｂ１は、センサの誤差を根拠にして設定してもよい。
【0025】
ステップＳ１０５の判定の結果、ステップＳ１０４の演算結果が閾値Ａ１より小さい場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１１１にて、電力変換装置３が力行動作または回生動作のいずれかの動作中かを判断する。
力行動作または回生動作の判断は電流センサ４０で検出した電流値ＩＬを用いて、電流値がプラスであれば力行動作中、マイナスであれば回生動作中と判断する。回生動作中であればステップＳ１１２に進み、力行動作中であればステップＳ１１３に進む。
力行動作または回生動作の判断は電流センサ４０で検出した電流値ＩＬを用いて、電流値がプラスであれば力行動作中、マイナスであれば回生動作中と判断する。回生動作中であればステップＳ１１２に進み、力行動作中であればステップＳ１１３に進む。
【0026】
ステップＳ１１２においては、回生動作中の第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎの推定値を演算した第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｅｇとの差分を求める。ステップＳ１１３においては、力行動作中の第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎの推定値を演算した第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｕｎとの差分を求める。
【0027】
ここで、第１電圧センサ推定値の演算方法について図３から図５を用いて説明する。
図３は、電圧変換回路３２におけるゲート駆動信号とリアクトル電流ＩＬとの関係を示す図である。図３中（ａ）は、電圧変換回路３２に出力されるゲート駆動信号で、上側がスイッチング素子３２ｂのゲート駆動信号、下側がスイッチング素子３２ａのゲート駆動信号である。スイッチング素子３２ｂのオン時間とスイッチング素子３２ａのオン時間が重なると、高電圧側コンデンサ５２の高電位側と低電位側とが短絡してしまう。そのため、スイッチング素子のターンオン及びターンオフの遅れなども考慮して、必ずスイッチング素子３２ｂとスイッチング素子３２ａが同時にオンとならないようにデッドタイム（Ｔｄ）を設けている。従って、スイッチング素子３２ｂとスイッチング素子３２ａとは、デッドタイムを挟んで交互にオンしている。
図３は、電圧変換回路３２におけるゲート駆動信号とリアクトル電流ＩＬとの関係を示す図である。図３中（ａ）は、電圧変換回路３２に出力されるゲート駆動信号で、上側がスイッチング素子３２ｂのゲート駆動信号、下側がスイッチング素子３２ａのゲート駆動信号である。スイッチング素子３２ｂのオン時間とスイッチング素子３２ａのオン時間が重なると、高電圧側コンデンサ５２の高電位側と低電位側とが短絡してしまう。そのため、スイッチング素子のターンオン及びターンオフの遅れなども考慮して、必ずスイッチング素子３２ｂとスイッチング素子３２ａが同時にオンとならないようにデッドタイム（Ｔｄ）を設けている。従って、スイッチング素子３２ｂとスイッチング素子３２ａとは、デッドタイムを挟んで交互にオンしている。
【0028】
図３中（ｂ）は力行動作時のリアクトル電流、図３中（ｃ）は回生動作時のリアクトル電流の挙動を示しているが、両者の挙動は異なっている。
まず、図３中（ｂ）の力行動作時のリアクトル電流について、図４の力行動作時の動作モードに対応したリアクトル電流の流れを用いて説明する。
まず、図３中（ｂ）の力行動作時のリアクトル電流について、図４の力行動作時の動作モードに対応したリアクトル電流の流れを用いて説明する。
【0029】
モード１の区間においては、スイッチング素子３２ｂがオフ、スイッチング素子３２ａがオンとなる。図４の（ａ）モード１にて図示されているようにスイッチング素子３２ａ、低電圧側コンデンサ５１のループに電流が流れ、接続部３２ｃの電位は０となりリアクトル電流は増加する。
【0030】
モード２の区間においては、スイッチング素子３２ｂがオン、スイッチング素子３２ａがオフとなる。図４の（ｂ）モード２に図示されているように、スイッチング素子３２ｂ、高電圧側コンデンサ５２、低電圧側コンデンサ５１のループに電流が流れ、接続部３２ｃの電位はＶ２となり、電流が減少する。
【0031】
モード３の区間においては、スイッチング素子３２ｂ、スイッチング素子３２ａともにオフとなる。図４の（ｃ）モード３に図示されているように、モード２と同じ電流ループとなり、電流が減少する。つまり、力行動作時は、デッドタイム期間中はスイッチング素子３２ｂをオンしているモード２と同様の電流挙動となる。
【0032】
次に、図３（ｃ）の回生動作時リアクトル電流について、図５の回生動作時の動作モードに対応したリアクトル電流の流れを用いて説明する。
モード１の区間においては、スイッチング素子３２ｂがオフ、スイッチング素子３２ａがオンとなり、図５の（ａ）モード１にて図示されているようにスイッチング素子３２ａ、低電圧側コンデンサ５１のループに電流が流れ、接続部３２ｃの電位は０となりリアクトル電流は増加する。
モード１の区間においては、スイッチング素子３２ｂがオフ、スイッチング素子３２ａがオンとなり、図５の（ａ）モード１にて図示されているようにスイッチング素子３２ａ、低電圧側コンデンサ５１のループに電流が流れ、接続部３２ｃの電位は０となりリアクトル電流は増加する。
【0033】
モード２の区間においては、スイッチング素子３２ｂがオン、スイッチング素子３２ａがオフとなり、図５の（ｂ）モード２に図示されているように、高電圧側コンデンサ５２、スイッチング素子３２ｂ、低電圧側コンデンサ５１のループに電流が流れ、接続部３２ｃの電位はＶ２となり、電流が減少する。
【0034】
モード３の区間においては、スイッチング素子３２ｂがオフ、スイッチング素子３２ａもオフとなり、図５の（ｃ）モード３に図示されているように、モード１と同じ電流ループとなり、電流が増加する。つまり、回生動作時は、デッドタイム期間中は、スイッチング素子３２ａをオンしているモード１と同様の電流挙動となる。
【0035】
以上のことから、電圧Ｖ１、Ｖ２、指令デューティＤｕｔｙの関係は力行動作時と回生動作時とではデッドタイムの影響分異なるため、電圧センサの異常判定に用いる電圧Ｖ１の推定値の演算にはデッドタイムの情報を含み異なる計算式を用いて補正すれば第１電圧センサ推定値の演算精度を向上することができる。
【0036】
また、ゲート駆動信号のオフからオン、オンからオフとスイッチングがターンオン、ターンオフするタイミングには遅延時間が発生する。図３にて説明したデッドタイムの影響と同様に、このスイッチング遅延時間の影響も力行動作時と回生動作時で異なるため、電圧センサの異常判定に用いる電圧Ｖ１の推定値の演算にはスイッチング遅延時間の情報を含み異なる計算式を用いて補正すれば第１電圧センサ推定値の演算精度を向上することができる。
【0037】
さらに、力行動作時と回生動作時とで電圧Ｖ１の推定値の演算の違いの要因として、電力変換装置３の電力変換の効率がある。バッテリ１側の電力をＰ１、負荷側の電力をＰ２とした場合、力行動作時の電力変換効率はＥｆｆｒｕｎ＝Ｐ２／Ｐ１（＜１）、回生動作時の電力変換効率はＥｆｆｒｅｇ＝Ｐ１／Ｐ２（＜１）と定義する。
【0038】
力行動作時の電力変換効率Ｅｆｆｒｕｎを用いた昇圧電圧Ｖ２の式は（１）より
Ｖ２＝１／（１－Ｄｕｔｙ）×Ｖ１×Ｅｆｆｒｕｎ
となり、電力変換効率が１のときと同じ指令デューティＤｕｔｙの場合、Ｖ２電圧は小さくなる。
Ｖ２＝１／（１－Ｄｕｔｙ）×Ｖ１×Ｅｆｆｒｕｎ
となり、電力変換効率が１のときと同じ指令デューティＤｕｔｙの場合、Ｖ２電圧は小さくなる。
【0039】
一方、回生動作時に降圧制御をしていると考えると、回生動作時の電力変換効率Ｅｆｆｒｅｇを用いた降圧電圧Ｖ１の式は（１）より、
Ｖ１＝（１－Ｄｕｔｙ）×Ｖ２×Ｅｆｆｒｅｇ
となり、電力変換効率が１のときと同じ指令デューティＤｕｔｙの場合、電圧Ｖ１は小さくなる。
Ｖ１＝（１－Ｄｕｔｙ）×Ｖ２×Ｅｆｆｒｅｇ
となり、電力変換効率が１のときと同じ指令デューティＤｕｔｙの場合、電圧Ｖ１は小さくなる。
【0040】
従って、ステップＳ１１２及びステップＳ１１３において、電圧センサの異常判定に用いる電圧Ｖ１の推定値の演算には電力変換効率の情報を含み、力行動作時と回生動作時とで異なる計算式を用いて補正すれば第１電圧センサ推定値の演算精度を向上することができる。
【0041】
ステップＳ１１２、Ｓ１１３にて第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎの推定値を演算した第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔとの差分を求めるが、理想的には第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔは次の式（２）より求めることができる。
Ｖ１ｅｓｔ＝Ｖ２ × （１－Ｄｕｔｙ） ・・・（２）
実際には、デッドタイム、スイッチング遅延時間、効率の影響があり、力行動作時、回生動作時とでは指令デューティＤｕｔｙと電圧Ｖ１、Ｖ２との関係が異なるため、推定値に対して補正を行う。
Ｖ１ｅｓｔ＝Ｖ２ × （１－Ｄｕｔｙ） ・・・（２）
実際には、デッドタイム、スイッチング遅延時間、効率の影響があり、力行動作時、回生動作時とでは指令デューティＤｕｔｙと電圧Ｖ１、Ｖ２との関係が異なるため、推定値に対して補正を行う。
【0042】
力行動作時は、次の式（３）を用いて第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｕｎを求める。
回生動作時は、次の式（４）を用いて第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｅｇを求める。
【数1】
【数2】
【0043】
ここで、力行動作時と回生動作時の電力変換効率Ｅｆｆｒｕｎ、Ｅｆｆｒｅｇは等価と仮定したが、それぞれ異なる値を用いても良い。また負荷の大きさによって変えても良いし、試験によって決めてもよい。
【0044】
ここで、図２のフローチャートに戻る。
ステップＳ１１２において、制御装置３１は第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと式（４）から求めた第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｅｇとの差分ΔＶを算出し、ステップＳ１１４に進む。
また、ステップＳ１１３において、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと式（３）から求めた第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｕｎとの差分ΔＶを算出し、ステップＳ１１４に進む。
ステップＳ１１２において、制御装置３１は第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと式（４）から求めた第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｅｇとの差分ΔＶを算出し、ステップＳ１１４に進む。
また、ステップＳ１１３において、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと式（３）から求めた第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔｒｕｎとの差分ΔＶを算出し、ステップＳ１１４に進む。
【0045】
ステップＳ１１４において、ステップＳ１１２の演算結果またはステップＳ１１３の演算結果である、差分ΔＶの絶対値と予め設定された閾値Ｃ１とを比較する。差分ΔＶの絶対値が閾値Ｃ１より小さい場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎから算出した第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔと第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎとが一致していると判断できる。これより前のステップＳ１０５において第２の電圧センサ６２に異常は無いと判定しているため、第１の電圧センサ６１も異常が無いと判定され、全ての電圧センサは全て正常と判定する（ステップＳ１１５）。
【0046】
ステップＳ１１４において、差分ΔＶの絶対値が閾値Ｃ１以上の場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、第１の電圧センサ６１及び第２の電圧センサ６２のうち、いずれかに異常が生じていると判定される。ステップＳ１０５において第２の電圧センサ６２に異常は無いと既に判定しているため、第１の電圧センサ６１に異常が発生していると判定する（ステップＳ１１６）。
【0047】
なお、ステップＳ１１４において、閾値Ｃ１は試験によって決めてもよい。もしくは、閾値Ｃ１は、センサの誤差及びゲート駆動信号と実際にスイッチング素子がオンまたはオフとなるまでの遅延時間を根拠にして設定してもよい。
【0048】
なお、上述では第３の電圧センサ６３を用いて第２コンデンサの電圧Ｖ２を測定するようにしたが、第１コンデンサの電圧Ｖ１を測定するようにしてもよい。
その場合、第３の電圧センサ６３が検出する第１コンデンサの電圧を第３電圧センサ値Ｖ１Ｓｓｅｎとし、以下電圧センサの以上判定手順を説明する。
その場合、第３の電圧センサ６３が検出する第１コンデンサの電圧を第３電圧センサ値Ｖ１Ｓｓｅｎとし、以下電圧センサの以上判定手順を説明する。
【0049】
図２ＡのステップＳ１０４において、制御装置３１は、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと第３電圧センサ値Ｖ１Ｓｓｅｎとの差分の絶対値を演算する。次に、ステップＳ１０５において、制御装置３１は、ステップＳ１０４の演算結果と予め設定された閾値Ａ１とを比較する。
【0050】
また、ステップＳ１０７において、制御装置３１は、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎとの差分の絶対値を演算する。次に、ステップＳ１０８において、制御装置３１は、ステップＳ１０７の演算結果が閾値Ｂ１より小さい場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０６の直結制御にて電圧が一致している低電圧側コンデンサ５１の電圧と高電圧側コンデンサ５２の電圧とを、それぞれ第１の電圧センサ６１と第２の電圧センサ６２とが正常に検出していると判断する。その結果、第３の電圧センサ６３が異常であると判定する（ステップＳ１０９）。
【0051】
一方、ステップＳ１０７の演算結果が閾値Ｂ１以上である場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、第１の電圧センサ６１及び第２の電圧センサ６２のうち、いずれかに異常が生じていると判定する。第１の電圧センサ６１及び第３の電圧センサ６３のうち、いずれかに異常が生じていると判定されたステップＳ１０５の結果と合わせ、両者の結果に共通する第１の電圧センサ６１が異常であると判定する（ステップＳ１１０）。
【0052】
ステップＳ１１４において、差分ΔＶの絶対値が閾値Ｃ１より小さい場合（ステップＳ１１４でＮＯ）、第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎから算出した第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔと第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎとが一致していると判断できる。これより前のステップＳ１０５において第１の電圧センサ６１に異常は無いと判定しているため、第２の電圧センサ６２も異常が無いと判定され、全ての電圧センサは全て正常と判定する（ステップＳ１１５）。
【0053】
ステップＳ１１４において、差分ΔＶの絶対値が閾値Ｃ１以上の場合（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、第１の電圧センサ６１及び第２の電圧センサ６２のうち、いずれかに異常が生じていると判定される。ステップＳ１０５において第１の電圧センサ６１に異常は無いと判定しているため、第２の電圧センサ６２に異常が発生していると判定する（ステップＳ１１６）。
【0054】
以上のように、実施の形態１によれば、電力変換装置３は第１の直流電圧であるバッテリ１の電圧を異なる値の第２の直流電圧に変換する電圧変換回路３２と、少なくとも２つのコンデンサ５１、５２と、電圧変換回路３２の電圧変換幅を制御する制御装置と、を備えたＤＣ／ＤＣコンバータであって、電圧変換回路３２は直列に接続された第１のスイッチング素子３２ａと第２のスイッチング素子３２ｂを有し、バッテリ１に並列に接続された第１コンデンサ５１と、第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサ５２と、第１コンデンサ５１の電圧を検出する第１の電圧センサ６１と、第２コンデンサ５２の電圧を検出する第２の電圧センサ６２と、第１コンデンサ５１または第２コンデンサ５２の電圧を検出する第３の電圧センサ６３を有している。そして、制御装置は、第１の電圧センサ６１により検出された第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎ、第２の電圧センサ６２により検出された第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎ及び第３の電圧センサ６３により検出された第３電圧センサ値Ｖ２Ｓｓｅｎを用いて、電圧変換回路３２の電圧変換幅を指令デューティＤｕｔｙにより制御する。さらに、第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎと第３電圧センサ値Ｖ２Ｓｓｅｎに予め設定された係数である１を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、第１の差分が予め設定された第１の閾値Ａ１以上か否かを判定する第１判定処理を行い、第１の差分が第１の閾値Ａ１以上の場合、直結制御を行い、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎとの差分である第２の差分を算出し、第２の差分が予め設定された第２の閾値Ｂ１以上か否かを判定する第２判定処理を行い、第２の差分が第２の閾値Ｂ１以上の場合第２の電圧センサ６２が異常であると判定し、第２の差分が第２の閾値Ｂ１より小さい場合第３の電圧センサ６３が異常であると判定する。第１判定処理において、第１の差分が第１の閾値Ａ１より小さい場合、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと、第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎから算出した第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔと、の差分である第３の差分を算出し、第３の差分が予め設定された第３の閾値Ｃ１以上か否かを判定する第３判定処理を行い、第３の差分が第３の閾値Ｃ１以上の場合第１の電圧センサ６１が異常であると判定し、第３の差分が前記第３の閾値Ｃ１より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定するようにした。これにより、外部の電圧情報を使用することなく、第１の電圧センサ６１、第２の電圧センサ６２、及び第３の電圧センサ６３のいずれが異常であるか特定し判定することができる。
【0055】
なお、上述の実施の形態１ではバッテリ１側が低電圧で負荷側が高電圧の非絶縁昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータを例に説明してきたが、非絶縁降圧ＤＣ／ＤＣコンバータに適用しても良い。
【0056】
また、上述ではステップＳ１０３において昇圧制御の場合に次のステップに進み、電圧センサの正常または異常を判定するフローとして説明した。直結制御の場合は第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎ、第２電圧センサ値Ｖ２Ｍｓｅｎ、第３電圧センサ値Ｖ２Ｓｓｅｎを比較することにより、図２のワークフローとは別に第１の電圧センサ６１、第２の電圧センサ６２、第３の電圧センサ６３の正常または異常を判定してもよい。すなわち、直結制御の場合、理想的にはＶ１ｓｅｎ＝Ｖ２Ｍｓｅｎ＝Ｖ２Ｓｓｅｎとなるので、３者のうちの２者の差分を確認することで、いずれかの電圧センサに異常が発生しているか否か判定することができる。このように、昇圧制御、直結制御によらず電圧センサの故障を特定することが可能となる。
【0057】
実施の形態２．
以下に、実施の形態２に係る電力変換装置について図を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す図である。電力変換装置３は、実施の形態１と同様にバッテリ１と負荷２との間に接続され、電源システムを構成している。すなわち、電力変換装置３は入力側の端子にバッテリ１を出力側の端子に負荷２が接続されたＤＣ／ＤＣコンバータである。実施の形態１と異なるのは、ＤＣ／ＤＣコンバータが、中間コンデンサ５３を備えたマルチレベルコンバータである点である。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同様の構成及び動作については説明を省略する。
以下に、実施の形態２に係る電力変換装置について図を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す図である。電力変換装置３は、実施の形態１と同様にバッテリ１と負荷２との間に接続され、電源システムを構成している。すなわち、電力変換装置３は入力側の端子にバッテリ１を出力側の端子に負荷２が接続されたＤＣ／ＤＣコンバータである。実施の形態１と異なるのは、ＤＣ／ＤＣコンバータが、中間コンデンサ５３を備えたマルチレベルコンバータである点である。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同様の構成及び動作については説明を省略する。
【0058】
＜電力変換装置３の構成＞
図６において、電力変換装置３は、主回路３０及び制御装置３１を備える。
主回路３０は、低電圧側コンデンサ５１、リアクトル４、電圧変換回路３３、中間コンデンサ５３、及び高電圧側コンデンサ５２を備え、さらに、リアクトル４を流れる電流を検出する電流センサ４０、低電圧側コンデンサ５１に印加される電圧Ｖ１を検出する第１の電圧センサ６１、高電圧側コンデンサ５２に印加される電圧Ｖ２を検出する第２の電圧センサ６２及び中間コンデンサ５３に印加される電圧Ｖ０を検出する第３の電圧センサ６３を備える。低電圧側コンデンサ５１、リアクトル４、電流センサ４０、及び第１の電圧センサ６１の配置は、実施の形態１と同様である。
図６において、電力変換装置３は、主回路３０及び制御装置３１を備える。
主回路３０は、低電圧側コンデンサ５１、リアクトル４、電圧変換回路３３、中間コンデンサ５３、及び高電圧側コンデンサ５２を備え、さらに、リアクトル４を流れる電流を検出する電流センサ４０、低電圧側コンデンサ５１に印加される電圧Ｖ１を検出する第１の電圧センサ６１、高電圧側コンデンサ５２に印加される電圧Ｖ２を検出する第２の電圧センサ６２及び中間コンデンサ５３に印加される電圧Ｖ０を検出する第３の電圧センサ６３を備える。低電圧側コンデンサ５１、リアクトル４、電流センサ４０、及び第１の電圧センサ６１の配置は、実施の形態１と同様である。
【0059】
電圧変換回路３３は、負荷２に並列に接続されている。電圧変換回路３３は、第１のスイッチング素子３３ａ、第２のスイッチング素子３３ｂ、第３のスイッチング素子３３ｃ及び第４のスイッチング素子３３ｄが直列に接続されている。第１のスイッチング素子３３ａと第２のスイッチング素子３３ｂとの接続点を第１の接続部３３ｆとし、第２のスイッチング素子３３ｂと第３のスイッチング素子３３ｃとの接続点を第２の接続部３３ｅとし、第３のスイッチング素子３３ｃと第４のスイッチング素子３３ｄとの接続点を第３の接続部３３ｇとして構成されている。
【0060】
第１のスイッチング素子３３ａの一方の端子（エミッタ側端子）は、バッテリ１の低電位側（負極側）の端子に接続され、第４のスイッチング素子３３ｄの一方の端子（コレクタ側端子）は、負荷２の高電位側（正極側）の端子に接続されている。第２の接続部３３ｅは、リアクトル４の第２の端子に接続されている。第１から第４のスイッチング素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは実施の形態１と同様に例えばそれぞれＩＧＢＴにダイオードが逆並列接続された構成である。
【0061】
高電圧側コンデンサ５２は負荷２と並列に接続され、低電圧側コンデンサ５１はバッテリ１と並列に接続され、中間コンデンサ５３は第１の接続部３３ｆと第３の接続部３３ｇとに接続されている。電流センサ４０は、リアクトル４と第２の接続部３３ｅとの間に配置され、リアクトル４に流れる電流値ＩＬを検出する。
【0062】
制御装置３１には、第２の電圧センサ６２で検出された電圧情報Ｖ２ｓｅｎ、第１の電圧センサ６１で検出された電圧情報Ｖ１ｓｅｎ、第３の電圧センサ６３で検出された電圧情報Ｖ０ｓｅｎ、電流センサ４０で検出された電流値ＩＬｓｅｎがそれぞれ入力される。
【0063】
＜電圧変換回路３３の動作モード＞
次に、図６に示した電圧変換回路３３の動作モードについて、図７を用いて説明する。
図７中（ａ）～（ｄ）に示すように、第１から第４のスイッチング素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄのオンオフパターンである動作モードは、（ａ）モード１から（ｄ）モード４の４つがある。バッテリ１から負荷２に電力を供給する場合の力行動作と、負荷２からバッテリ１に電力を供給する場合の回生動作では一部スイッチング素子のＩＧＢＴを通るか逆並列のダイオードを通るかの違いがあるが、破線で記載した電流経路は同じで逆方向であるため、ここでは力行動作についての説明を行う。
次に、図６に示した電圧変換回路３３の動作モードについて、図７を用いて説明する。
図７中（ａ）～（ｄ）に示すように、第１から第４のスイッチング素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄのオンオフパターンである動作モードは、（ａ）モード１から（ｄ）モード４の４つがある。バッテリ１から負荷２に電力を供給する場合の力行動作と、負荷２からバッテリ１に電力を供給する場合の回生動作では一部スイッチング素子のＩＧＢＴを通るか逆並列のダイオードを通るかの違いがあるが、破線で記載した電流経路は同じで逆方向であるため、ここでは力行動作についての説明を行う。
【0064】
モード１では、第１のスイッチング素子３３ａ及び第３のスイッチング素子３３ｃがオン、第２のスイッチング素子３３ｂ及び第４のスイッチング素子３３ｄがオフである。図７（ａ）に示す電流経路のように、第３のスイッチング素子３３ｃのダイオードと第１のスイッチング素子３３ａのＩＧＢＴを電流が流れ、中間コンデンサ５３にエネルギを蓄積する状態となる。
【0065】
モード２では、第１のスイッチング素子３３ａ及び第３のスイッチング素子３３ｃがオフ、第２のスイッチング素子３３ｂ及び第４のスイッチング素子３３ｄがオンである。この動作によって、図７（ｂ）に示す電流経路のように、第２のスイッチング素子３３ｂのＩＧＢＴと第４のスイッチング素子３３ｄのダイオードを電流が流れ、中間コンデンサ５３のエネルギを放出する状態となる。
【0066】
モード３では、第１のスイッチング素子３３ａ及び第２のスイッチング素子３３ｂがオフ、第３のスイッチング素子３３ｃ及び第４のスイッチング素子３３ｄがオンである。この動作によって、図７（ｃ）に示す電流経路のように、第３のスイッチング素子３３ｃのダイオードと第４のスイッチング素子３３ｄのダイオードを電流が流れ、リアクトル４のエネルギを放出する状態となる。
【0067】
モード４では、第１のスイッチング素子３３ａ及び第２のスイッチング素子３３ｂがオン、第３のスイッチング素子３３ｃ及び第４のスイッチング素子３３ｄがオフである。この動作によって、図７（ｄ）に示す電流経路のように、第１のスイッチング素子３３ａのＩＧＢＴと第２のスイッチング素子３３ｂのＩＧＢＴを電流が流れ、リアクトル４にエネルギを蓄積する状態となる。
【0068】
図８は実施の形態２の電圧変換回路３３におけるゲート駆動信号とリアクトル電流ＩＬとの関係を示す図である。図８（ａ）は、電圧変換回路３３に出力されるゲート駆動信号で、上からスイッチング素子３３ｄ、スイッチング素子３３ａ、スイッチング素子３３ｃ、スイッチング素子３３ｂのゲート駆動信号である。スイッチング素子３３ｄのオン時間とスイッチング素子３３ａのオン時間が重なり、短絡を防止するため、スイッチング素子のターンオン及びターンオフの遅れなども考慮して、必ずスイッチング素子３３ｄとスイッチング素子３３ａが同時にオンとならないようにデッドタイム（Ｔｄ）を設けている。同様に、スイッチング素子３３ｃのオン時間とスイッチング素子３３ｂのオン時間が重なり、短絡を防止するため、必ずスイッチング素子３３ｃとスイッチング素子３３ｂが同時にオンとならないようにデッドタイム（Ｔｄ）を設けている。
【0069】
実施の形態２におけるマルチレベルコンバータでは、第１のスイッチング素子３３ａに対しデューティＤｕｔｙ１、第２のスイッチング素子３３ｂにデューティＤｕｔｙ２がそれぞれ定義される。基本的にはデューティＤｕｔｙ１とデューティＤｕｔｙ２とは同じだが、Ｖ０電圧の制御によってはデューティＤｕｔｙ１とデューティＤｕｔｙ２の時間を意図的にずらすこともある。マルチレベルコンバータの場合でも式（１）を用いてＶ２電圧とデューティＤｕｔｙとの関係が表される。また、第１のスイッチング素子３３ａと第２のスイッチング素子３３ｂのゲート信号は、スイッチング周波数（ｆｓｗ）に対して位相が１８０度ずれている。
【0070】
これらの動作モードの時間比率を適宜調整することにより、負荷２に印加される電圧Ｖ２を制御し、かつリアクトル４に印加される電圧を小さくするために中間コンデンサ５３に印加される電圧Ｖ０をＶ２の半分に制御することが可能となる。
【0071】
＜各電圧センサ６１、６２、６３の異常判定を行う手順＞
図９Ａ及び９Ｂは、実施の形態２に係る制御装置３１において、第１の電圧センサ６１、第２の電圧センサ６２、及び第３の電圧センサ６３に対する異常判定を行う手順を示すフローチャートである。図９Ａ及び９Ｂに示す処理は、設定時間ごと、例えば１ｍｓごとに繰り返し実施される。
図９Ａ及び９Ｂは、実施の形態２に係る制御装置３１において、第１の電圧センサ６１、第２の電圧センサ６２、及び第３の電圧センサ６３に対する異常判定を行う手順を示すフローチャートである。図９Ａ及び９Ｂに示す処理は、設定時間ごと、例えば１ｍｓごとに繰り返し実施される。
【0072】
ステップＳ２０１の電圧センサ異常検出がスタートすると、ステップＳ２０２において、制御装置３１は、第１の電圧センサ６１から第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎ、第２の電圧センサ６２から第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎ、第３の電圧センサ６３から第３電圧センサ値Ｖ０ｓｅｎ、及びマルチレベルコンバータの制御状態である指令デューティＤｕｔｙを取得する。
【0073】
ステップＳ２０３において、制御装置３１は電圧変換回路３３が「昇圧制御」で制御中か判定する。
ステップＳ２０４において、中間コンデンサ５３に印加される電圧Ｖ０は、高電圧側コンデンサ５２に印加される電圧Ｖ２の半分になるように制御されるため、制御装置３１は、第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎと第３電圧センサ値Ｖ０ｓｅｎの２倍との差分の絶対値を演算する。
ステップＳ２０４において、中間コンデンサ５３に印加される電圧Ｖ０は、高電圧側コンデンサ５２に印加される電圧Ｖ２の半分になるように制御されるため、制御装置３１は、第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎと第３電圧センサ値Ｖ０ｓｅｎの２倍との差分の絶対値を演算する。
【0074】
次に、ステップＳ２０５において、制御装置３１は、ステップＳ２０４の演算結果と予め設定された閾値Ａ２とを比較する。なお、閾値Ａ２は、試験によって決めてもよい。もしくは、閾値Ａ２は、センサの誤差を根拠にして設定されてもよい。
ステップＳ２０４の演算結果が閾値Ａ２より小さい場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３に異常は無いと判断し、ステップＳ２１１に進む。一方、ステップＳ２０４の演算結果が閾値Ａ２以上である場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３のうち、いずれかに異常が生じていると判定し、ステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０４の演算結果が閾値Ａ２より小さい場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３に異常は無いと判断し、ステップＳ２１１に進む。一方、ステップＳ２０４の演算結果が閾値Ａ２以上である場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、第２の電圧センサ６２及び第３の電圧センサ６３のうち、いずれかに異常が生じていると判定し、ステップＳ２０６に進む。
【0075】
実施の形態２におけるステップＳ２０６からステップＳ２１６は、実施の形態１におけるステップＳ１０６からステップＳ１１６と同様であるため、説明を省略する。また実施の形態２における他の閾値Ｂ２，Ｃ２についても実施の形態１の閾値Ｂ１，Ｃ１と同様に設定すればよい。
このように、マルチレベルコンバータを備えた電力変換装置３であっても、電力変換装置３に設けられた低電圧側コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサ６１、高電圧側コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサ６２及び中間コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサ６３の異常を外部の電圧情報を使用することなく、特定することができる。
このように、マルチレベルコンバータを備えた電力変換装置３であっても、電力変換装置３に設けられた低電圧側コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサ６１、高電圧側コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサ６２及び中間コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサ６３の異常を外部の電圧情報を使用することなく、特定することができる。
【0076】
以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。すなわち、実施の形態２に係る電力変換装置３は第１の直流電圧であるバッテリ１の電圧を異なる値の第２の直流電圧に変換する電圧変換回路３３と、３つのコンデンサ５１、５２、５３と、電圧変換回路３３の電圧変換幅を制御する制御装置３１と、を備えたマルチレベルコンバータであって、電圧変換回路３３は直列に接続された第１から第４のスイッチング素子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを有し、バッテリ１に並列に接続された第１コンデンサ５１と、第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサ５２と、一端が第１のスイッチング素子３３ａと第２のスイッチング素子３３ｂとの接続点に接続され他端が第３のスイッチング素子３３ｃと第４のスイッチング素子３３ｄとの接続点とに接続された中間コンデンサ５３と、第１コンデンサ５１の電圧を検出する第１の電圧センサ６１と、第２コンデンサ５２の電圧を検出する第２の電圧センサ６２と、第３のコンデンサである中間コンデンサ５３の電圧を検出する第３の電圧センサ６３と、を有している。そして、制御装置３１は、第１の電圧センサ６１により検出された第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎ、第２の電圧センサ６２により検出された第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎ及び第３の電圧センサ６３により検出された第３電圧センサ値Ｖ０ｓｅｎを用いて、電圧変換回路３３の電圧変換幅を指令デューティＤｕｔｙにより制御する。さらに、第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎと第３電圧センサ値Ｖ０ｓｅｎに予め設定された係数である２を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、第１の差分が予め設定された第１の閾値Ａ２以上か否かを判定する第１判定処理を行い、第１の差分が第１の閾値Ａ２以上の場合、直結制御を行い、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎとの差分である第２の差分を算出し、第２の差分が予め設定された第２の閾値Ｂ２以上か否かを判定する第２判定処理を行い、第２の差分が第２の閾値Ｂ２以上の場合第２の電圧センサ６２が異常であると判定し、第２の差分が第２の閾値Ｂ２より小さい場合第３の電圧センサ６３が異常であると判定する。第１判定処理において、第１の差分が第１の閾値Ａ２より小さい場合、第１電圧センサ値Ｖ１ｓｅｎと、第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎから算出した第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔと、の差分である第３の差分を算出し、第３の差分が予め設定された第３の閾値Ｃ２以上か否かを判定する第３判定処理を行い、第３の差分が第３の閾値Ｃ２以上の場合第１の電圧センサ６１が異常であると判定し、第３の差分が前記第３の閾値Ｃ２より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定するようにした。これにより、外部の電圧情報を使用することなく、第１の電圧センサ６１、第２の電圧センサ６２、及び第３の電圧センサ６３のいずれが異常であるか特定し判定することができる。
【0077】
なお、実施の形態２では、３レベルのマルチレベルコンバータの例であり、ステップＳ２０４において、第２電圧センサ値Ｖ２ｓｅｎと第３電圧センサ値Ｖ０ｓｅｎに予め設定された係数である２を乗算した値との差分である第１の差分を算出したが、コンバータの回路構成によって係数を変えればよい。
【0078】
＜制御装置３１のハードウエア構成＞
なお、制御装置３１は、ハードウエアの一例を図１０に示すように、プロセッサ１００と記憶装置１０１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを備えている。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を備えてもよい。
なお、制御装置３１は、ハードウエアの一例を図１０に示すように、プロセッサ１００と記憶装置１０１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを備えている。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を備えてもよい。
【0079】
プロセッサ１００は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などで構成される。プロセッサ１００は、記憶装置１０１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果等のデータを記憶装置１０１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
【0080】
＜その他の実施の形態＞
（１）図１、６において、スイッチング素子がＩＧＢＴで構成されている例を示したが、本構成に限るものではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されていてもよい。また、スイッチング素子はＳｉ（ケイ素）半導体で構成されるものに限らず、ワイドバンドギャップ型半導体である、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）等の半導体を用いてもよい。ＧａＮ－ＨＥＭＴ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ－Ｈｉｇｈ Ｍｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子で構成されてもよい。
（１）図１、６において、スイッチング素子がＩＧＢＴで構成されている例を示したが、本構成に限るものではない。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成されていてもよい。また、スイッチング素子はＳｉ（ケイ素）半導体で構成されるものに限らず、ワイドバンドギャップ型半導体である、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）等の半導体を用いてもよい。ＧａＮ－ＨＥＭＴ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ－Ｈｉｇｈ Ｍｉｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのスイッチング素子で構成されてもよい。
【0081】
（２）上記実施の形態１，２において、第１電圧センサ推定値Ｖ１ｅｓｔの算出には式（２）から式（４）を用いるが、第２電圧センサ値及び電圧変換幅に関する指令デューティＤｕｔｙに加え、デッドタイム、電圧変換回路３２，３３のスイッチング遅延時間、力行動作時または回生動作時における電力変換効率の項目を適宜考慮して算出すればその精度を向上する。組み合わせる項目は任意に選択すればよい。
【0082】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0083】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0084】
（付記１）
第１の直流電圧を異なる値の第２の直流電圧に変換する電圧変換回路と、少なくとも２つのコンデンサと、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置であって、
前記第１の直流電圧に並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサと、を有するとともに、
第３コンデンサが前記電圧変換回路にある場合は前記第３コンデンサの電圧を検出し、前記第３コンデンサがない場合は前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサを有し、
前記制御装置は、
前記第１の電圧センサにより検出された第１電圧センサ値、前記第２の電圧センサにより検出された第２電圧センサ値及び前記第３の電圧センサにより検出された第３電圧センサ値を用いて、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御するとともに、
前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に予め設定された係数を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行い、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値以上の場合、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値とを一致させる直結制御を行い、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値との差分である第２の差分を算出し、前記第２の差分が予め設定された第２の閾値以上か否かを判定する第２判定処理を行い、
前記第２判定処理において、
前記第２の差分が前記第２の閾値以上の場合前記第２の電圧センサが異常であると判定し、前記第２の差分が前記第２の閾値より小さい場合前記第３の電圧センサが異常であると判定し、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１電圧センサ値と、前記第２電圧センサ値から算出した第１電圧センサ推定値と、の差分である第３の差分を算出し、前記第３の差分が予め設定された第３の閾値以上か否かを判定する第３判定処理を行い、
前記第３判定処理において、
前記第３の差分が前記第３の閾値以上の場合前記第１の電圧センサが異常であると判定し、
前記第３の差分が前記第３の閾値より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定する、電力変換装置。
（付記２）
前記電圧変換回路は、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子を有し、
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第１のスイッチング素子の他方の端子及び前記リアクトルの他端が前記第２のスイッチング素子の一方の端子に接続され、
前記第２のスイッチング素子の他方の端子は前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記第２コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を１として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記電圧変換回路は、順次直列に接続された第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、及び一端が前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続され他端が前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点に接続された中間コンデンサを有し、
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子との接続点に前記リアクトルの他端が接続され、
前記第４のスイッチング素子の一方の端子と前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記中間コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を２として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に２を乗じた値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、付記１に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値とともに前記電圧変換回路の電圧変換幅を用いて算出される、付記２に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記制御装置は、
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、付記４に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値とともに前記電圧変換回路の電圧変換幅を用いて算出される、付記３に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記制御装置は、
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、付記６に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記第１電圧センサ推定値は、さらに前記電圧変換回路のスイッチング遅延時間を用いて算出される、付記４から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記第１電圧センサ推定値は、さらに前記電圧変換回路の電力変換効率を用いて算出される、付記４から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記第１の直流電圧から前記第２の直流電圧への電圧変換動作と、
前記第２の直流電圧から前記第１の直流電圧への電圧変換動作と、が切り替え可能である、付記１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記第１の直流電圧から前記第２の直流電圧への電圧変換動作と、前記第２の直流電圧から前記第１の直流電圧への電圧変換動作と、で前記第１電圧センサ推定値は異なる、付記１０に記載の電力変換装置。
第１の直流電圧を異なる値の第２の直流電圧に変換する電圧変換回路と、少なくとも２つのコンデンサと、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御する制御装置と、を備えた電力変換装置であって、
前記第１の直流電圧に並列に接続された第１コンデンサと、
前記第２の直流電圧に並列に接続された第２コンデンサと、
前記第１コンデンサの電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２コンデンサの電圧を検出する第２の電圧センサと、を有するとともに、
第３コンデンサが前記電圧変換回路にある場合は前記第３コンデンサの電圧を検出し、前記第３コンデンサがない場合は前記第１コンデンサまたは前記第２コンデンサの電圧を検出する第３の電圧センサを有し、
前記制御装置は、
前記第１の電圧センサにより検出された第１電圧センサ値、前記第２の電圧センサにより検出された第２電圧センサ値及び前記第３の電圧センサにより検出された第３電圧センサ値を用いて、前記電圧変換回路の電圧変換幅を制御するとともに、
前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に予め設定された係数を乗算した値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行い、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値以上の場合、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値とを一致させる直結制御を行い、前記第１電圧センサ値と前記第２電圧センサ値との差分である第２の差分を算出し、前記第２の差分が予め設定された第２の閾値以上か否かを判定する第２判定処理を行い、
前記第２判定処理において、
前記第２の差分が前記第２の閾値以上の場合前記第２の電圧センサが異常であると判定し、前記第２の差分が前記第２の閾値より小さい場合前記第３の電圧センサが異常であると判定し、
前記第１判定処理において、
前記第１の差分が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１電圧センサ値と、前記第２電圧センサ値から算出した第１電圧センサ推定値と、の差分である第３の差分を算出し、前記第３の差分が予め設定された第３の閾値以上か否かを判定する第３判定処理を行い、
前記第３判定処理において、
前記第３の差分が前記第３の閾値以上の場合前記第１の電圧センサが異常であると判定し、
前記第３の差分が前記第３の閾値より小さい場合いずれの電圧センサも正常であると判定する、電力変換装置。
（付記２）
前記電圧変換回路は、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子を有し、
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第１のスイッチング素子の他方の端子及び前記リアクトルの他端が前記第２のスイッチング素子の一方の端子に接続され、
前記第２のスイッチング素子の他方の端子は前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記第２コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を１として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、付記１に記載の電力変換装置。
（付記３）
前記電圧変換回路は、順次直列に接続された第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、第３のスイッチング素子、第４のスイッチング素子、及び一端が前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との接続点に接続され他端が前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との接続点に接続された中間コンデンサを有し、
前記第１の直流電圧の正極側に一端が接続されたリアクトルを備え、
前記第１の直流電圧の負極側に前記第１のスイッチング素子の一方の端子が接続され、
前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子との接続点に前記リアクトルの他端が接続され、
前記第４のスイッチング素子の一方の端子と前記第２の直流電圧の正極側に接続されるとともに、
前記第３の電圧センサは前記中間コンデンサの電圧を検出するように配置されており、
前記制御装置は、
前記第１の差分を算出する係数を２として、前記第２電圧センサ値と前記第３電圧センサ値に２を乗じた値との差分である第１の差分を算出し、前記第１の差分が予め設定された第１の閾値以上か否かを判定する第１判定処理を行う、付記１に記載の電力変換装置。
（付記４）
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値とともに前記電圧変換回路の電圧変換幅を用いて算出される、付記２に記載の電力変換装置。
（付記５）
前記制御装置は、
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、付記４に記載の電力変換装置。
（付記６）
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値とともに前記電圧変換回路の電圧変換幅を用いて算出される、付記３に記載の電力変換装置。
（付記７）
前記制御装置は、
前記電圧変換回路の具備する前記第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子が同時にオンしないようにデッドタイムを設けて駆動し、
前記第１電圧センサ推定値は、前記第２電圧センサ値、前記電圧変換回路の電圧変換幅及び前記デッドタイムを用いて算出される、付記６に記載の電力変換装置。
（付記８）
前記第１電圧センサ推定値は、さらに前記電圧変換回路のスイッチング遅延時間を用いて算出される、付記４から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記９）
前記第１電圧センサ推定値は、さらに前記電圧変換回路の電力変換効率を用いて算出される、付記４から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１０）
前記第１の直流電圧から前記第２の直流電圧への電圧変換動作と、
前記第２の直流電圧から前記第１の直流電圧への電圧変換動作と、が切り替え可能である、付記１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
（付記１１）
前記第１の直流電圧から前記第２の直流電圧への電圧変換動作と、前記第２の直流電圧から前記第１の直流電圧への電圧変換動作と、で前記第１電圧センサ推定値は異なる、付記１０に記載の電力変換装置。
【符号の説明】
【0085】
１：バッテリ、 ２：負荷、 ３：電力変換装置、 ４：リアクトル、 ３０：主回路、 ３１：制御装置、 ３２、３３：電圧変換回路、 ３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ：スイッチング素子、 ３２ｃ，３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ：接続部、 ４０：電流センサ、 ５１：低電圧側コンデンサ、 ５２：高電圧側コンデンサ、 ５３：中間コンデンサ、 ６１：第１の電圧センサ、 ６２：第２の電圧センサ、 ６３：第３の電圧センサ、 １００：：プロセッサ、 １０１：記憶装置。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】