(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスの１次側構成部と２次側構成部が分離可能に構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記１次側構成部は、
前記トランスの１次巻線と、
外部電源から前記１次巻線へ流れる電流を断続する１次側スイッチング素子と、
前記１次側スイッチング素子の断続動作を操作して、前記１次巻線へ供給する電力を任意の値に制御する１次側制御部とを有し、
前記２次側構成部は、
前記トランスの２次巻線と、
前記２次巻線から前記２次側構成部に接続される負荷へ流れる電流を断続する２次側スイッチング素子と、
前記２次側スイッチング素子の断続動作を操作して、前記負荷へ供給する電力を任意の値に制御する２次側制御部とを有し、
前記１次側制御部は、前記２次側スイッチング素子の断続動作により生じる前記１次側構成部内の電気的な挙動を検出し、当電気的な挙動に基づいて前記１次側スイッチング素子を操作して、前記１次巻線から前記２次巻線へ供給する電力を制御することを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
前記電気的な挙動は、前記１次巻線に生じる電圧の変動、あるいは前記１次巻線に流れる電流の変動であることを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項３】
前記１次側構成部は、前記１次巻線と磁気的に結合した１次側補助巻線を有し、
前記電気的な挙動は、前記１次側補助巻線に生じる電圧の変動、あるいは前記１次側補助巻線に流れる電流の変動であることを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項４】
前記２次側制御部は、前記２次側スイッチング素子の断続動作として、前記２次側スイッチング素子の導通時間または非導通時間の一方を一定、もう一方を可変にして、導通と非導通の繰返し周期を変化させる操作を行う、あるいは、導通と非導通の繰返し周期を一定にして、導通時間と非導通時間の比率を変化させる操作を行うことを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項５】
前記１次側制御部は、前記２次側スイッチング素子の断続動作が所定の周期になるよう、あるいは、導通時間と非導通時間が所定の比率になるよう、前記１次巻線から前記２次巻線へ供給する電力を制御することを特徴とする請求項４記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項６】
前記２次側構成部は、前記２次側スイッチング素子の出力を平滑する平滑用コンデンサを有することを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項７】
前記２次側構成部は、前記２次側スイッチング素子によって動作し、前記２次巻線の出力を任意に変換する変換用ＤＣ／ＤＣコンバータを有することを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項８】
前記１次側制御部は、前記１次側スイッチング素子の断続動作中に、前記２次側制御部の操作によって発生する電気的な挙動を所定期間検出できない場合、前記１次側スイッチング素子の動作を停止することを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項９】
前記１次側制御部は、前記１次側スイッチング素子の断続動作中に、前記２次側制御部の操作によって発生する前記電気的な挙動を所定時間検出できない場合、所定の待機期間、前記１次側スイッチング素子の動作を停止した後に断続動作を再開し、当再開したときに前記電気的な挙動が検出できれば当断続動作を継続し、前記電気的な挙動が検出できなければ再び前記所定の待機期間、前記１次側スイッチング素子の動作を停止することを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１０】
前記１次巻線あるいは前記２次巻線が巻回された磁性部材は、略棒状あるいは略直方体状であることを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１１】
前記１次巻線あるいは前記２次巻線が巻回された磁性部材は、略円板状あるいは略円筒状であることを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１２】
前記１次側構成部および前記２次側構成部のどちらか一方、あるいは、それぞれが共振用の巻線とコンデンサとを有して、共振式のＤＣ／ＤＣコンバータを構成することを特徴とする請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項１３】
車両に搭載された負荷部と、前記負荷部に電力を供給する請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた車載機器であって、
前記車両に対して可動する可動部を備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記１次側構成部が前記車両に設置され、前記２次側構成部と前記負荷部が前記可動部に設置されたことを特徴とする車載機器。
【請求項１４】
車両に搭載された負荷部と、前記負荷部に電力を供給する請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた車載機器であって、
前記車両に固定された固定部と、前記固定部に対して可動する可動部とを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記１次側構成部が前記固定部に設置され、前記２次側構成部と前記負荷部が前記可動部に設置されたことを特徴とする車載機器。
【請求項１５】
前記負荷部は半導体光源であり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは当半導体光源を点灯する電力を供給する点灯装置であることを特徴とする請求項１３記載の車載機器。
【請求項１６】
前記負荷部は半導体光源であり、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは当半導体光源を点灯する電力を供給する点灯装置であることを特徴とする請求項１４記載の車載機器。
【請求項１７】
車両に搭載されたバッテリに充電電力を供給する請求項１記載のＤＣ／ＤＣコンバータを備えた充電装置であって、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記１次側構成部が前記車両以外に設置され、前記２次側構成部が前記車両に設置されたことを特徴とする充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トランスの１次側と２次側を分離可能に構成したＤＣ／ＤＣコンバータ、ならびにこのＤＣ／ＤＣコンバータを用いた車載機器および充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（発光ダイオード）に関する技術は急激な進歩を遂げ、昨今のＬＥＤは少ない電力で必要な明るさを確保できる発光量に至り、長寿命であることも後押しして、車載用の光源として、従来のタングステンフィラメントの電球に代替して普及してきた。ＬＥＤは、小形で軽量、そして、簡単な制御によって安定した明るさを発することができるため、このＬＥＤを使用する灯具は必然的に小形、薄型、軽量に構成できる。その上、ＬＥＤは振動および衝撃に強いため、例えば車両のトランクリッドに装着した灯具の光源として使用した場合に、そのトランクリッドを閉める時の強い衝撃が加わっても、従来電球のフィラメントのように破断することが無い。換言すれば、特段の衝撃緩和部材を必要とせずに、トランクリッドのような可動部に装着する灯具の光源として使用することができる。このため、車載用灯具の光源として好適である。【０００３】
図１７は、上記のＬＥＤを用いて薄く仕上げたテールランプ１００をトランクリッド１０１に設置する例を示す。なお、図１８には、従来電球を使用したテールランプ１０２を車体側に配置した例を、対比して示す。
ＬＥＤを使用することでテールランプ１００が薄くなり、トランクの容積が拡大する。また、薄くなったテールランプ１００の一部をトランクリッド１０１側へ配置することにより、特に車両後方部分のトランクリッド１０１の開口部Ｗを、図１８の開口部ｗより拡大することができ、大きな荷物の出し入れには好都合である。【０００４】
このとき、テールランプ１００の光源となるＬＥＤに電源を供給する配線を、車体からトランクリッド１０１のヒンジ部を経由して、トランクリッド１０１上をテールランプ１００まで大回りして配策する場合には、配線の損傷回避およびデザイン上（見栄え）の観点から、当配線を保護する部材が必要となる。そこで、トランクリッド１０１に配策されるテールランプ１００のＬＥＤへの給電用配線を排除し、車体側から非接触で直接給電することが好ましい。【０００５】
幸い当ＬＥＤを点灯するために、印加電圧および通電電流を適切な値に制御するＤＣ／ＤＣコンバータを使用するので、当ＤＣ／ＤＣコンバータに、トランスの１次側と２次側を分離可能に構成したものを使用し、１次側を車体側に、２次側をトランクリッド１０１側に設置することが可能である。【０００６】
図１９は、図１７のテールランプ１００の光源となるＬＥＤを点灯する点灯装置の例である。この点灯装置に使用されるＤＣ／ＤＣコンバータの１次側構成部１０３を車体側に配置し、２次側構成部１０４をトランクリッド１０１側に配置している。トランクリッド１０１を開いたときには、１次側構成部１０３と２次側構成部１０４が分離される。１次側構成部１０３と２次側構成部１０４に分離可能に構成された点灯装置を使用することで、大回りして配策される配線と、当配線を保護する部材を削減することができる。そして、トランク内のデザイン上の見栄えを保全することができる。【０００７】
なお、当然のことながら、１次側と２次側に分離したＤＣ／ＤＣコンバータであっても、その出力電力を適切に制御することは必要である。図１９に示すような構成のＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、２次側に接続される負荷への供給電力の状態を、２次側から１次側に伝達（フィードバック）しながら、１次側の制御を行う従来例を下記する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−２６１０５３号公報
【特許文献２】特開２００３−３７９５０号公報
【特許文献３】特開２００３−２５０２３３号公報
【特許文献４】特開２００８−３０６９２１号公報
【特許文献５】特開２００３−２０４６７３号公報
【特許文献６】特開２０１０−３５１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１は、スイッチング電源において、自励式のＤＣ／ＤＣコンバータを使用し、２次（出力）側に設けた制御回路によって２次側の整流ダイオードの両端をＤＣ／ＤＣコンバータの動作に同期して短絡することで、トランスの励磁状態を変化させ、１次側の動作を操作して出力電圧の制御を行う構成である。この構成により、トランスを小形にしながら、出力電圧の応答性を改善し、フィードバック用のフォトカプラを省いて回路構成を簡略化している。【００１０】
上記特許文献２，３は、電力供給側（給電側）と負荷側（受電側）とを着脱できる非接触電力伝達装置において、トランスに巻回した２次巻線の一部を短絡してトランスの励磁状態を変化させると、１次（電力供給）側の自励発振回路が発振を維持できずに停止する自励式のＤＣ／ＤＣコンバータを使用する。２次（負荷）側の制御回路が、２次側の巻線短絡用のトランジスタを制御して、１次側の回路を制御する構成である。【００１１】
上記特許文献４は、スイッチング電源において、自励式ＤＣ／ＤＣコンバータを使用し、２次側の整流ダイオードの両端を、短絡あるいは抵抗を介在して短絡することにより、トランスの励磁状態を変化させ、１次側の動作を操作して出力電圧の制御を行う構成である。この構成により、スイッチング電源の動作時の効率を改善し、フォトカプラを使用するフィードバック回路において欠点となる無負荷時の出力電圧安定性を改善している。【００１２】
上記特許文献１〜４の従来例は、いずれも自励式のＤＣ／ＤＣコンバータを使用し、２次（負荷）側の一部を短絡することで１次側の自励動作を操作し、出力電力を制御する構成である。この自励式のＤＣ／ＤＣコンバータは、フライバック式トランスを使用するもので、比較的小電力のＤＣ／ＤＣコンバータに適した構成ではあるが、安定に出力できる電力の範囲が狭く、広範囲の電力を任意に出力することが不得手な構成であるという課題があった。【００１３】
特にトランスを特定の周波数で共振動作させる必要がある大電力のＤＣ／ＤＣコンバータには、出力電力の大きさによって動作周波数が変化する自励式のＤＣ／ＤＣコンバータは使用しにくいため、大電力用には、他励動作のフォワード式ＤＣ／ＤＣコンバータを使用することが多い。
なお、上記特許文献１〜４はトランスの出力の一部を短絡する構成のため、短絡により電力損失が発生する。この点からも、大電力用のＤＣ／ＤＣコンバータとして使用することは好ましくない。【００１４】
上記特許文献５は、非接触給電装置において、２次（出力）側の状態によって１次（入力）側を停止するために、２次側の状態を伝える信号重畳用の補助巻線をトランスの２次側コアに設け、１次側には当信号を受信する受信部を設けて、２次側から１次側にフィードバックを行って、トランスの１次側から供給される電力を制御する構成である。【００１５】
上記特許文献６は、携帯電話等の電子機器用の非接触充電器において、２次（出力）側に載置される電子機器の状態を伝達するために、電子機器と充電器に状態を伝達する信号送受信部をそれぞれ設けて、フィードバックを行う構成である。【００１６】
上記特許文献５，６は、本来の、電力を伝達するトランスの構成に、２次側の状態を１次側に伝達するための、電力供給とは異なる信号を当トランスに重畳する機能を追加したものである。当構成においてはフィードバックを行うために、いくらかの専用部材を使用するので、必然的にトランスおよび周辺機材が複雑になり、簡素な構成のＤＣ／ＤＣコンバータには適さないという課題があった。【００１７】
このように、従来方式の１次巻線と２次巻線を分離できるトランスを使用し、１次側構成部と２次側構成部を個々に形成するＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、所望の電力あるいは所望の電圧と電流を２次側に出力するために、上記特許文献１〜４のように自励式のＤＣ／ＤＣコンバータを使用して２次側から１次側の回路を操作する例、および、上記特許文献５，６のように磁気を使用するパルストランスおよび光を使用するフォトカプラ等によって、出力状態をフィードバックしてトランスの１次側から２次側に供給する電力を制御する例があるが、いずれの方法においても上述したような課題があった。【００１８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、他励式のＤＣ／ＤＣコンバータを使用して大電力を出力可能にすると共に、２次側から１次側へフィードバックするための特殊なインタフェースを使用することなく簡素な構成で１次側と２次側を分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータ、さらには、当ＤＣ／ＤＣコンバータを使用する車載機器および充電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】
【００１９】
この発明のＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスの１次側構成部と２次側構成部が分離可能に構成されたＤＣ／ＤＣコンバータであって、１次側構成部は、トランスの１次巻線と、外部電源から１次巻線へ流れる電流を断続する１次側スイッチング素子と、１次側スイッチング素子の断続動作を操作して、１次巻線へ供給する電力を任意の値に制御する１次側制御部とを有し、２次側構成部は、トランスの２次巻線と、２次巻線から２次側構成部に接続される負荷へ流れる電流を断続する２次側スイッチング素子と、２次側スイッチング素子の断続動作を操作して、負荷へ供給する電力を任意の値に制御する２次側制御部とを有し、１次側制御部は、２次側スイッチング素子の断続動作により生じる１次側構成部内の電気的な挙動を検出し、当電気的な挙動に基づいて１次側スイッチング素子を操作して、１次巻線から２次巻線へ供給する電力を制御するものである。【００２０】
この発明の車載機器は、車両に搭載された負荷部と、負荷部に電力を供給する上述のＤＣ／ＤＣコンバータと、車両に対して可動する可動部とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側構成部が車両に設置され、２次側構成部と負荷部が可動部に設置されたものである。【００２１】
この発明の充電装置は、車両に搭載されたバッテリに充電電力を供給する上述のＤＣ／ＤＣコンバータを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側構成部が車両以外に設置され、２次側構成部が車両に設置されたものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、１次側制御部が、２次側スイッチング素子の断続動作により生じる１次側構成部内の電気的な挙動を検出し、当電気的な挙動に基づいて１次側スイッチング素子の断続動作を制御することによって２次側構成部へ供給する電力を制御するようにしたので、他励式のＤＣ／ＤＣコンバータを使用して大電力を出力可能にすることができる。また、２次側から１次側へフィードバックするための特殊なインタフェースを使用することなく、簡素な構成で１次側構成部と２次側構成部を分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータ、ならびにこのＤＣ／ＤＣコンバータを使用した車載機器および充電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図２】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形図であり、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＮ状態の場合を示す。
【図３】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形図であり、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ周期が定常周期の場合を示す。
【図４】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形図であり、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ周期が短周期の場合を示す。
【図５】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの動作波形図であり、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ周期が長周期の場合を示す。
【図６】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの変形例を示す回路図である。
【図７】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの変形例（ハーフブリッジ式）を示す回路図である。
【図８】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの変形例（プッシュプル式）を示す回路図である。
【図９】実施の形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータの変形例（フルブリッジ式）を示す回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。
【図１１】実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータの変形例（フルブリッジ式）を示す回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係るＤＣ／ＤＣコンバータに用いる棒コアの形状を示す斜視図である。
【図１３】実施の形態３に係るＤＣ／ＤＣコンバータに用いるコの字コアの形状を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態３に係るＤＣ／ＤＣコンバータに用いるＥコアの形状を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態３に係るＤＣ／ＤＣコンバータに用いる円板状コアの形状を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態３に係るＤＣ／ＤＣコンバータに用いる円筒状コアの形状を示す斜視図である。
【図１７】光源にＬＥＤを用いたテールランプをトランクリッド側に設置した車両後部の外観を示す斜視図である。
【図１８】光源にタングステンフィラメントの電球を用いたテールランプを車体側に設置した車両後部の外観を示す斜視図である。
【図１９】図１７のテールランプの光源となるＬＥＤを点灯する点灯装置の設置例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１は、トランス２の１次巻線Ｌ１および共振用の補助巻線Ｌ３（１次側補助巻線）を内蔵した１次側構成部３と、トランス２の２次巻線Ｌ２および共振用の補助巻線Ｌ４（２次側補助巻線）を内蔵した２次側構成部４とが個々に形成され、分離可能になっている。このＤＣ／ＤＣコンバータ１は、外部のＤＣ電源１１と負荷１２に接続し、ＤＣ電源１１から負荷１２に対して電力を供給するものである。
【００２５】
１次側構成部３は、トランス２の１次巻線Ｌ１と、補助巻線Ｌ３および共振コンデンサＣ１を並列に接続した共振回路と、ＤＣ電源１１からの入力を断続して１次巻線Ｌ１へ供給する１次側スイッチング素子ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１と、１次巻線Ｌ１に流れる電流を検出する１次側電流センサ５と、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の断続動作を制御する１次側制御部６と、１次側制御部６の制御電源を生成する１次側制御電源７とを備えている。
【００２６】
他方の２次側構成部４は、トランス２の２次巻線Ｌ２と、補助巻線Ｌ４および共振コンデンサＣ２を並列に接続した共振回路と、２次巻線Ｌ２の出力を整流する整流ダイオードＤ１と、２次巻線Ｌ２の出力を平滑する平滑コンデンサＣ３と、２次巻線Ｌ２の出力を断続して負荷１２へ供給する２次側スイッチング素子ＦＥＴ２と、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２で断続された出力を平滑する平滑コンデンサＣ４と、負荷１２に流れる出力電流を検出する２次側電流センサ８と、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を制御する２次側制御部９と、２次側制御部９の制御電源を生成する２次側制御電源１０とを備えている。
【００２７】
１次側制御部６は、高速演算機能を有するマイクロコンピュータを用いたディジタル制御、オペアンプ等で構成される誤差増幅回路を用いたアナログ制御、または汎用のマイクロコンピュータと誤差増幅回路を組み合わせたディジタル−アナログ制御等で構成される。２次側制御部９も、１次側制御部６と同様に、ディジタル制御、アナログ制御、またはディジタル−アナログ制御等で構成される。
【００２８】
１次側構成部３と２次側構成部４を所定位置に近接配置した場合、図１に示すように１次巻線Ｌ１と２次巻線Ｌ２とが対向して磁気的に結合する。１次巻線Ｌ１に電流が流れると、この１次巻線Ｌ１との磁気的な結合によって２次巻線Ｌ２に電圧が誘起される。２次巻線Ｌ２と２次側の補助巻線Ｌ４は磁気的に結合されているので、このとき補助巻線Ｌ４にも電圧が生じることになる。また、１次巻線Ｌ１と磁気的に結合している１次側の補助巻線Ｌ３にも電圧が誘起される。
【００２９】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作を説明する。
２次側構成部４において、整流ダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ３からなる整流回路の後段に、出力電流を断続する２次側スイッチング素子ＦＥＴ２が設けられている。２次側制御部９は、負荷１２へ印加される出力電圧と２次側電流センサ８が検出する出力電流とに基づいて、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２を操作し、負荷１２に供給する電力、あるいは電流と電圧を適切な値に制御する。
【００３０】
２次側制御部９は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＦＦ（非導通）時間を一定にし、ＯＮ（導通）時間を可変にして、ＯＮ時間とＯＦＦ時間からなる繰返し周期を変化させるＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うか、あるいは、ＯＮとＯＦＦの繰返し周期を一定にして、ＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を変化させるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うべく、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２を断続動作させる。
なお、ＰＦＭ制御においてＯＮ時間を一定にしてもよい。また、ＰＷＭ制御において周期に対するＯＦＦ時間の比率を可変にしてＤｕｔｙ比を変化させてもよいし、ＯＮ時間の比率を可変にしてＤｕｔｙ比を変化させてもよい。
【００３１】
この操作において、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２をＯＦＦした場合は、出力が開放（オープン）されたこと、即ち、無負荷になったことに相当するため、２次巻線Ｌ２が出力する電流が減少し、２次巻線Ｌ２に発生する電圧は上昇する。
また、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＦＦ時、ＤＣ電源１１から１次巻線Ｌ１に流入した電流の放出先が途絶えるため、１次巻線Ｌ１に発生する電圧も上昇する。さらに、図１のように共振用の補助巻線Ｌ３と共振コンデンサＣ１を備えた構成においては、この共振コンデンサＣ１の端子電圧も上昇する。
【００３２】
ここで、図２および図３に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作波形を示す。図２（ａ）は１次側スイッチング素子ＦＥＴ１のＯＮ／ＯＦＦ動作波形、図２（ｂ）および図３（ａ）は２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ動作波形、図２（ｃ）および図３（ｂ）は共振コンデンサＣ１の端子電圧の共振波形を表す。
共振用の補助巻線Ｌ３と共振コンデンサＣ１の共振作用により、共振コンデンサＣ１の端子電圧は図２（ｃ）に示すような略正弦波状となる。また、補助巻線Ｌ３に流れる電流も略正弦波状となる。この共振コンデンサＣ１の端子電圧は、図３（ｂ）に示すように、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＮのときに比べ、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２をＯＦＦしたときに１次巻線Ｌ１の電圧上昇に伴って上昇する。
【００３３】
１次側制御部６はダイオードおよび比較器等から構成される整流・比較回路（図示せず）を備えている。この整流・比較回路において、図３（ｃ）に示すように、共振コンデンサＣ１の端子電圧（共振信号）を整形し、閾値Ｔｈの比較器で比較する等して、整形共振波形を生成した後、電圧が上昇する周期（即ち、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ周期に相当する）が適切か否かを判断する。
【００３４】
１次側制御部６は、図４のように周期が短ければ、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作Ｄｕｔｙを狭くすることによって１次側に投入する電力を減少し、図３に示したような適切な周期（例えば、１ｍｓ）になるように制御を行う。逆に、図５のように周期が長ければ、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作Ｄｕｔｙを広くすることによって１次側に投入する電力を増大し、図３に示したような適切な周期になるように制御を行う。このように、１次側制御部６は共振コンデンサＣ１の端子電圧に基づいて、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作Ｄｕｔｙを制御することで、常に図３の動作状態を保つ。
【００３５】
なお、図３〜図５の波形例は、２次側制御部９が２次側スイッチング素子ＦＥＴ２に対して、ＯＦＦ時間を一定（例えば、１０μｓ）にし、その周期を可変にするＰＦＭ制御を行った場合を示しているが、ＰＷＭ制御を行ってもよく、その場合、図示は省略するが、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作の周期を一定（例えば、１ｍｓ）にし、ＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を可変にする。
【００３６】
２次側制御部９がＰＷＭ制御を行う場合、他方の１次側制御部６は、共振コンデンサＣ１の端子電圧が上昇している部分の幅（即ち、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＦＦ時間に相当する）を検出し、この幅が適切か否かを判断する。そして、幅が長ければ、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作Ｄｕｔｙを狭くすることによって１次側に投入する電力を減少し、逆に幅が短ければ、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作Ｄｕｔｙを広くすることによって１次側に投入する電力を増大する制御を行う。
なお、上記においてはＰＷＭ制御による１次側の制御動作を説明したが、当制御をＰＦＭで行っても構わない。
【００３７】
このように、２次側制御部９がＰＦＭあるいはＰＷＭのいずれの制御を行っても、他方の１次側制御部６は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ動作を検出して、ＯＦＦ時間が占める割合が多いとき、つまりは、負荷１２に対する電力を減少するときは、ＰＦＭ制御またはＰＷＭ制御によって１次巻線Ｌ１に投入する電力を減少する。
逆に、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＦＦ時間が占める割合が少ないとき、つまりは、負荷１２に対する電力を増加するときは、ＰＦＭ制御またはＰＷＭ制御によって１次巻線Ｌ１に投入する電力を増加する。
１次側制御部６が上記操作を行うことで、２次側制御部９がＰＦＭ制御を行う場合には２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ動作を所定の周期（例えば、１ｍｓ）に保ち、２次側制御部９がＰＷＭ制御を行う場合には２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦ時間を所定の比率（例えば、９９０μｓ／１０μｓ）に保つことができる。
【００３８】
以上のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、１次側制御部６と２次側制御部９がそれぞれの制御を行うことで、２次側から１次側に特段のフィードバック回路を設けることなく、１次側の操作を行うことができる。そして、２次側からは所望の電力、あるいは所望の電圧と電流を出力することができる。
【００３９】
次に、１次側構成部３と２次側構成部４を分離した場合の動作を説明する。
１次側構成部３に対して、２次側構成部４が正規の位置に設置されていないとき（両者が引き離されたとき）には、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２が長時間かつ連続的にＯＦＦしている状態と同等の、異常な挙動になる。また、出力端子に負荷１２が接続されていないとき、出力端子間が短絡されたとき等にも異常な挙動になる。
１次側制御部６は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＦＦ状態が所定期間ｔ１（例えば、１０ｍｓ）継続した場合に当動作を異常な挙動と判断して、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作を停止し、１次側からの電力供給を停止する。あるいは、異常な挙動を判断した時、先ず１次側から供給する電力を極少量に減少させ、その後に電力供給を停止してもよい。
【００４０】
また、１次側構成部３と２次側構成部４が引き離されたうえに、１次巻線Ｌ１に金属板等の異物が近接した場合には、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２が長時間かつ連続的にＯＮしている状態と同等の、異常な挙動になる。
１次側制御部６は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ状態が所定期間ｔ１継続した場合に当動作を異常な挙動と判断して、１次側からの電力供給を停止する。
【００４１】
以上のように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、特段の制御回路を追加することなく、１次側構成部３と２次側構成部４が分離したとき等に２次側への電力供給を停止するフェイルセーフ機能を実現できる。
なお、１次側制御部６は、所定期間ｔ１および後述する待機期間ｔ２を計時するためのタイマ回路（図示せず）を備えている。
【００４２】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に待機機能を付与してもよい。
１次側制御部６は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を所定期間ｔ１検出できないとき、即ち、１次側構成部３に対して２次側構成部４が正規の位置に設置されていないとき、出力端子に負荷１２が接続されていないとき、出力端子間が短絡されたとき等に生じる２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の長時間かつ連続的なＯＦＦまたはＯＮ状態と同等な動作を検出したとき、所定の待機期間ｔ２（例えば、１０秒）、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作を停止し、１次側からの電力供給を停止する（待機状態の開始）。
【００４３】
１次側制御部６は、所定の待機期間ｔ２が経過した後に、短時間（例えば、所定時間ｔ１と等しい１０ｍｓ）１次側スイッチング素子ＦＥＴ１を動作させて、２次側の動作に応じた１次側の挙動を確認する。このとき、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作に応じた１次側の挙動を検出した場合、１次側制御部６は、２次側構成部４が正規の位置に設置されていると判断して１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作を継続し、正常な電力供給動作を行う（待機状態からの復帰）。
一方、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作に応じた１次側の挙動を検出できなかった場合、１次側制御部６は再度、１次側からの電力供給動作を所定の待機期間ｔ２停止する（待機状態の維持）。
【００４４】
以上の確認動作を定期的（上記例においては約１０秒間隔）に繰り返すことによって、１次側構成部３と２次側構成部４が分離されたとき等に自動的に待機状態に切り替えることができると共に、１次側構成部３と２次側構成部４が正規位置に設置されたときに自動的に待機状態から復帰することができる。また、短絡等の異常時にも自動的に待機状態に切り替わり、電力供給を停止することができる。
【００４５】
なお、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータとしての動作はフライバック動作またはフォワード動作のいずれでも構わない。
また、上記説明では１次側制御部６が共振コンデンサＣ１の端子電圧を検出することにより、補助巻線Ｌ３に生じる電圧の変動を観測する構成にしたが、これに限定されるものではなく、１次巻線Ｌ１に流れる電流（即ち、１次側に流入する電流）の変動を観測して、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を判断してもよい。
【００４６】
さらに、補助巻線Ｌ３に生じる電圧または電流の変動に代えて、１次巻線Ｌ１に生じる電圧または電流の変動を観測し、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を判断することも可能であり、以下、図６〜図８に、１次巻線Ｌ１に生じる電圧の変動を観測する構成例を示す。なお、図６〜図９において、図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００４７】
図６に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１ａは、トランス２の１次側と２次側に共振用の補助巻線（Ｌ３，Ｌ４）を設けない構成である。その代わりに、１次巻線Ｌ１に並列に共振コンデンサＣ１を接続して共振回路にしている。もう一方の２次巻線Ｌ２にも共振コンデンサＣ２を並列に接続して共振回路にしている。このＤＣ／ＤＣコンバータ１ａにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータとしての動作はフライバック動作またはフォワード動作のいずれでも構わない。
【００４８】
図７に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１ｂは、ハーフブリッジ式であって、１次側に２個の１次側スイッチング素子ＦＥＴ１２，１３を設けて互い違いにＯＮ／ＯＦＦ動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１ｂをフォワード動作させる。図６と同様に、トランス２の１次側と２次側に共振用の補助巻線（Ｌ３，Ｌ４）を設けず、共振コンデンサＣ１を１次巻線Ｌ１に直列に接続して共振回路にしている。
【００４９】
図８に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１ｃは、プッシュプル式であって、トランス２の１次巻線Ｌ１−１，Ｌ１−２の間に中間タップを設けて、１次側に設けた２個の１次側スイッチング素子ＦＥＴ１４，１５を互い違いにＯＮ／ＯＦＦ動作させて１次巻線Ｌ１−１，Ｌ１−２に交互に電力を投入し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１ｃをフォワード動作させる。図６と同様に、トランス２の１次側と２次側に共振用の補助巻線（Ｌ３，Ｌ４）を設けず、共振コンデンサＣ１を１次巻線Ｌ１−１，Ｌ１−２に並列に接続して共振回路にしている。
【００５０】
以上、図６〜図８に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１ａ〜１ｃでは、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１のドレイン電圧が共振コンデンサＣ１の端子電圧に重畳するので、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＮしているときと、ＯＦＦしているときの波形が、図３（ｂ）の波形に比べて複雑になる。そのため、２次側の断続動作に応じた１次側の挙動を検出するための、１次側制御部６の整流・比較回路の構成が複雑にはなるが、１次側制御部６が１次側スイッチング素子ＦＥＴ１のドレイン電圧を観測して、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を判断することは可能である。
【００５１】
さらに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１をフルブリッジ式に変形してもよい。図９に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１ｄは、フルブリッジ式であって、１次側に４個の１次側スイッチング素子ＦＥＴ１６〜１９を設け、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１６，１９と１次側スイッチング素子ＦＥＴ１７，１８とを互い違いにＯＮ／ＯＦＦ動作させ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１ｄをフォワード動作させる。また、トランス２の２次側には、整流ダイオードＤ１１〜Ｄ１４からなる整流回路を設けている。
【００５２】
以上のように、図６〜図９の各種方式のＤＣ／ＤＣコンバータ１ａ〜１ｄに対しても、１次側構成部３と２次側構成部４を分離可能に構成することができる。
なお、上記構成においては２次側の変動が観測しやすく、効率の高い共振動作を行うＤＣ／ＤＣコンバータを例に用いて説明したが、当２次側の断続動作に応じた１次側の挙動が観測できる構成であれば、効率が若干劣るが共振動作を伴わない一般的な構成のＤＣ／ＤＣコンバータの１次側構成部３と２次側構成部４を分離可能に構成することもできる。
【００５３】
以上より、実施の形態１によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、トランス２の１次側構成部３と２次側構成部４とが分離可能に構成され、この１次側構成部３は、トランス２の１次巻線Ｌ１と、ＤＣ電源１１から１次巻線Ｌ１へ流れる電流を断続する１次側スイッチング素子ＦＥＴ１と、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の断続動作を操作して、１次巻線Ｌ１へ供給する電力を任意の値に制御する１次側制御部６とを有し、２次側構成部４は、トランス２の２次巻線Ｌ２と、２次巻線Ｌ２から２次側構成部４に接続される負荷１２へ流れる電流を断続する２次側スイッチング素子ＦＥＴ２と、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を操作して負荷１２へ供給する電力（あるいは電圧と電流）を任意の値に制御する２次側制御部９とを有し、１次側制御部６は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作により生じる１次側構成部３内の電気的な挙動を検出し、当電気的な挙動に基づいて１次側スイッチング素子ＦＥＴ１を操作して、１次巻線Ｌ１から２次巻線Ｌ２へ供給する電力を制御するように構成した。このため、２次（出力）側から１次（入力）側にフィードバックするための特段のインタフェースを使用することなく、簡素な構造で、１次側構成部と２次側構成部を分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータを構成することができる。
【００５４】
また、先立って説明した特許文献１〜４とは異なり、本実施の形態１のＤＣ／ＤＣコンバータ１は他励式のため、フライバック式とフォワード式のいずれの方式でも構成でき、大電力のＤＣ／ＤＣコンバータを構成することもできる。さらに、特許文献１〜４のようにトランスの出力の一部を短絡する必要がないので、短絡動作によって電力の一部を失うこともなく、高効率の動作を維持できる。
【００５５】
また、実施の形態１によれば、２次側構成部４は、２次巻線Ｌ２と磁気的に結合された２次側の補助巻線Ｌ４を有し、１次側構成部３は、１次巻線Ｌ１と磁気的に結合し、電圧が誘起される１次側の補助巻線Ｌ３を有する構成にし、１次側制御部６が、１次側構成部３内の電気的な挙動として、補助巻線Ｌ３に生じる電圧の変動、あるいは１次巻線Ｌ１に流れる電流の変動を検出するようにした。このため、簡素な構造で、２次側の状態を１次側にフィードバックすることができ、１次側構成部と２次側構成部を分離可能で、好適なＤＣ／ＤＣコンバータを構成できる。
【００５６】
あるいは、上述したように、１次側制御部６が、１次側構成部３内の電気的な挙動として１次巻線Ｌ１に生じる電圧の変動、あるいは１次巻線Ｌ１に流れる電流の変動を検出する構成にしてもよい。この構成の場合にも、簡素な構造で、２次側の状態を１次側にフィードバックすることができ、１次側構成部と２次側構成部を分離可能な、好適なＤＣ／ＤＣコンバータを構成できる。
【００５７】
また、実施の形態１によれば、２次側制御部９は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作として、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の導通時間または非導通時間の一方を一定、もう一方を可変にして、導通と非導通の繰返し周期を変化させるＰＦＭ制御を行う、あるいは、導通と非導通の繰返し周期を一定にして、導通時間と非導通時間の比率を変化させるＰＷＭ制御を行うように構成した。このため、簡素な構造で、２次側から負荷へ出力される電力を適切な値に制御することができ、１次側構成部と２次側構成部を分離可能で、好適なＤＣ／ＤＣコンバータを構成できる。
【００５８】
また、実施の形態１によれば、１次側制御部６は、２次側制御部９がＰＦＭ制御を行っている場合は２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作が所定の周期になるよう、あるいは、２次側制御部９がＰＷＭ制御を行っている場合は２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の導通時間と非導通時間が所定の比率（Ｄｕｔｙ比）になるよう、２次側構成部４に供給する電力を制御するように構成した。このため、簡素な構造で、１次側から２次側へ供給する電力を適切な値に制御することができ、１次側構成部と２次側構成部を分離可能で、好適なＤＣ／ＤＣコンバータを構成できる。
【００５９】
また、実施の形態１によれば、２次側制御部９は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の出力を平滑する平滑コンデンサＣ４を有する構成にした。このため、２次側から出力される電圧が平滑されることによりリプルを抑制することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータの性能が向上する。
【００６０】
また、実施の形態１によれば、１次側制御部６は、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の断続動作中に、２次側の断続動作によって発生する電気的な挙動を所定期間ｔ１検出できない場合、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作を停止するように構成した。このため、フェイルセーフ機能を備えた、１次側構成部と２次側構成部を分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができる。
【００６１】
また、実施の形態１によれば、１次側制御部６は、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の断続動作中に、２次側の断続動作によって発生する電気的な挙動を所定期間ｔ１検出できない場合、所定の待機期間ｔ２、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作を停止した後に断続動作を再開し、当再開したときに電気的な挙動が検出できれば断続動作を継続し、電気的な挙動が検出できなければ再び所定の待機期間ｔ２、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１の動作を停止するように構成した。このため、待機機能を備えた、１次側構成部と２次側構成部を分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータを実現することができる。
【００６２】
また、実施の形態１によれば、１次側構成部３が共振用の補助巻線Ｌ３（または１次巻線Ｌ１）と共振コンデンサＣ１を有し、２次側構成部４が共振用の補助巻線Ｌ４（または２次巻線Ｌ２）と共振コンデンサＣ２を有して、共振式のＤＣ／ＤＣコンバータ１を構成するようにした。このため、共振動作を行うことにより２次側の断続動作を１次側で検出しやすくなり（即ち、整流・比較回路を簡素にでき）、簡素なＤＣ／ＤＣコンバータを構成できる。また、共振作用により、１次側スイッチング素子ＦＥＴ１および２次側スイッチング素子ＦＥＴ２に印加される電圧が略正弦波状になるので、スイッチング損失を低減することができ、電力効率が向上する。
なお、上記共振用の補助巻線は、１次巻線あるいは２次巻線と同軸上に巻回されたものを使用する。
【００６３】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１ｅの構成を示す回路図である。このＤＣ／ＤＣコンバータ１ｅは、図１に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１に、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＮ／ＯＦＦにより動作するＤＣ／ＤＣコンバータ２０（変換用ＤＣ／ＤＣコンバータ）を追加した構成である。なお、図１０において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
【００６４】
このＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２と、その後段に設けられた還流ダイオードＤ２０と、コイルＬ２０と、平滑コンデンサＣ４とから構成される。２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＮしているときにコイルＬ２０に磁気エネルギを貯え、当コイルＬ２０に貯えた磁気エネルギを、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＦＦしているときに還流ダイオードＤ２０を介して吐き出し、平滑コンデンサＣ４で平滑して負荷１２に出力する。
【００６５】
なお、コイルＬ２０の定格は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＦＦしているときに流す電流を確保できる磁気エネルギを当コイルＬ２０に貯える程度であればよく、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＮしているときに途中で飽和するほどの小さな定格のコイルを使用しても構わない。
【００６６】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１に適用するだけでなく、図６〜図９に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１ａ〜１ｄに適用してもよい。例えば、図１１に示すフルブリッジ式のＤＣ／ＤＣコンバータ１ｆは、図９に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１ｄにＤＣ／ＤＣコンバータ２０を追加した構成である。
【００６７】
以上より、実施の形態２によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１ｅにおいて、２次側構成部４は、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２によって動作する出力変換用のＤＣ／ＤＣコンバータ２０を有する構成にした。このため、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２を断続動作しながらもリプルの少ない電圧あるいは電流を出力することができ、ＤＣ／ＤＣコンバータの性能が向上する。
【００６８】
実施の形態３．
本実施の形態３では、上記実施の形態１，２に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆのトランス２を構成するコア（磁性部材）について説明する。
図１２は、略直方体の棒コア３０の形状を示す斜視図である。２個の棒コア３０を平行に並べ、その一方の棒コア３０に１次巻線Ｌ１を巻回し、もう一方の棒コア３０に２次巻線Ｌ２を巻回して、図６〜図８に示したトランス２を構成する。
さらに、図示は省略するが、１次側の棒コア３０に、１次巻線Ｌ１と同軸に補助巻線Ｌ３を巻回し、２次側の棒コア３０に、２次巻線Ｌ２と同軸に補助巻線Ｌ４を巻回して、図１および図９〜図１１に示したトランス２を構成する。
【００６９】
図１３は、略直方体の両端に突起を設けたコの字コア３０ａの形状を示す斜視図である。なお、１次側と２次側に同形状のコの字コア３０ａを使用するため、図１３では一方のコアおよび巻線のみを図示している。２個のコの字コア３０ａの突起部を向かい合わせに配置し、その一方のコの字コア３０ａに１次巻線Ｌ１（および補助巻線Ｌ３）を巻回し、もう一方のコの字コア３０ａに２次巻線Ｌ２（および補助巻線Ｌ４）を巻回して、トランス２を構成する。
【００７０】
図１４は、略直方体の両端と中央に突起を設けたＥコア３０ｂの形状を示す斜視図である。なお、１次側と２次側に同形状のＥコア３０ｂを使用するため、図１４では一方のコアおよび巻線のみを図示している。２個のＥコア３０ｂの突起部を向かい合わせに配置し、その一方のＥコア３０ｂの中央の突起部に１次巻線Ｌ１（および補助巻線Ｌ３）を巻回し、もう一方のＥコア３０ｂの中央の突起部に２次巻線Ｌ２（および補助巻線Ｌ４）を巻回して、トランス２を構成する。
【００７１】
図１５は、円板の中央に突起を設けた円板状コア３０ｃの形状を示す斜視図である。なお、１次側と２次側に同形状の円板状コア３０ｃを使用するため、図１５では一方のコアおよび巻線のみを図示している。２個の円板状コア３０ｃの突起部を向かい合わせに配置し、その一方の円板状コア３０ｃの中央の突起部に１次巻線Ｌ１（および補助巻線Ｌ３）を巻回し、もう一方の円板状コア３０ｃの中央の突起部に２次巻線Ｌ２（および補助巻線Ｌ４）を巻回して、トランス２を構成する。
【００７２】
図１６は、中央に突起を設けた有底の円筒状コア３０ｄの形状を示す斜視図である。なお、１次側と２次側に同形状の円筒状コア３０ｄを使用するため、図１６では一方のコアおよび巻線のみを図示している。２個の円筒状コア３０ｄの円筒部および突起部を向かい合わせに配置し、その一方の円筒状コア３０ｄの中央の突起部に１次巻線Ｌ１（および補助巻線Ｌ３）を巻回し、もう一方の円筒状コア３０ｄの中央の突起部に２次巻線Ｌ２（および補助巻線Ｌ４）を巻回して、トランス２を構成する。
【００７３】
棒コア３０、コの字コア３０ａ、Ｅコア３０ｂ、円板状コア３０ｃ、円筒状コア３０ｄを構成する磁性材料としては、フェライト、珪素鋼板を重ねたもの、および、磁性粉末を樹脂に混練したもの等を使用可能であり、さらには、これらの磁性材料を組み合わせたものを使用することもできる。
【００７４】
以上より、実施の形態３によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１において、１次巻線Ｌ１または２次巻線Ｌ２が巻回された磁性部材を、略棒状、略直方体状、略円板状、あるいは略円筒状に構成するようにした。このため、小電力用に好適な略棒状および略直方体状のコア、あるいは大電力用に好適な略円板状および略円筒状のコアを用いて、１次側構成部と２次側構成部を分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータを構成することができる。
【００７５】
実施の形態４．
本実施の形態４では、上記実施の形態１〜３に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを使用した第１例の車載機器について説明する。これらＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを、車両から分割され得る部位（可動部）に装備された負荷１２（負荷部）の電力供給に使用する。以下、ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを代表してＤＣ／ＤＣコンバータ１を例にし、図１を援用して説明する。
【００７６】
車両から分割され得る部位として、例えばトランクリッド、ボンネットがある。トランクリッドおよびボンネットは車体側から分割（開閉）され得る。また、トランクリッドに装備される負荷１２として、例えばテールランプ、ストップランプ等の灯具がある。また、ボンネットに装備される負荷１２として、例えばヘッドランプ、クリアランスランプ等の灯具がある。
【００７７】
以下、具体例を説明する。
例えば先立って説明した図１９に示す車両において、トランクリッド１０１に設置されたテールランプ１００に備えた光源に対して点灯用の電力を供給する点灯装置として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を用いる。車載バッテリ（図１のＤＣ電源１１に相当する）が搭載された車体側に１次側構成部３を設置し、トランクリッド１０１側の１次側構成部３対向部に２次側構成部４を設置して、テールランプ１００に備えた光源（図１の負荷１２に相当する）に点灯用電力を供給する。この構成にすれば、テールランプ１００に備えた光源に点灯用電力を供給する配線を、車体側からヒンジ部とトランクリッド１０１を経由してテールランプ１００まで配策する必要がない。
【００７８】
トランクリッド１０１を閉じているとき、２次側構成部４の２次側制御部９は２次側スイッチング素子ＦＥＴ２を断続制御することによって、出力電力をテールランプ１００に備えた光源の点灯に適した値に制御する。１次側構成部３の１次側制御部６は２次側スイッチング素子ＦＥＴ２による断続動作を検出し、この断続動作が適切な周期または比率になるように１次側スイッチング素子ＦＥＴ１を制御することによって、１次側構成部３から２次側構成部４に供給する電力を適切な値に制御する。
【００７９】
一方、トランクリッド１０１を開いたとき、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２が長時間かつ連続的にＯＦＦしていることと同等の異常な挙動になる。このときの挙動を１次側構成部３の１次側制御部６が異常な挙動と判断して、１次側構成部３から２次側構成部４に供給する電力を極少量に減少する、さらには供給を停止する。
【００８０】
図示は省略するが、トランクリッド１０１のストップランプ、ならびにボンネットのヘッドランプおよびクリアランスランプ等に備えた光源に対しても、トランクリッド１０１のテールランプ１００に備えた光源点灯装置と同様にＤＣ／ＤＣコンバータ１を構成して設置すればよい。
【００８１】
なお、上記説明したテールランプ１００、ストップランプ、ヘッドランプ、クリアランスランプ等に備えた光源として用いる光源としては、ＬＥＤ等の半導体光源が望ましい。例えばＬＥＤの場合、点灯用電力は０．１Ｗ〜１００Ｗ程度で、出力電圧は２Ｖ〜１００Ｖ程度、出力電流は１０ｍＡ〜１Ａ程度であり、ＬＥＤは従来のタングステンフィラメント電球に比べて低電力で点灯できるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を小形化できる。従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を使用した点灯装置も小形にすることができる。
【００８２】
以上より、実施の形態４によれば、車載機器は、車両に搭載された負荷１２と、負荷１２に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１と、車両に対して可動する可動部とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の１次側構成部３が車両に設置され、２次側構成部４と負荷１２が可動部に設置される構成にした。このため、車体からトランクリッドまたはボンネット（可動部）のヒンジ部を経由して大回りして配策する配線と、当配線を保護する部材を削減できる。よって、分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータを使用して、デザイン（見栄え）を保全した点灯装置を構成することができる。
【００８３】
また、実施の形態４によれば、負荷１２は半導体光源であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１がこの半導体光源を点灯する電力を供給する構成にした。ＬＥＤは、従来のタングステンフィラメント電球に比べて低電力で点灯可能なので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を小形にすることができる。よって、点灯装置は、分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータを使用しながらも小形になり、車載用に好適である。
【００８４】
実施の形態５．
本実施の形態５では、上記実施の形態１〜３に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを使用した第２例の車載機器について説明する。これらＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを、相対的な位置関係が変化する２部材（固定部と可動部）の可動側に装備された負荷１２（負荷部）の電力供給に使用する。以下、ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを代表してＤＣ／ＤＣコンバータ１を例にし、図１を援用して説明する。
【００８５】
相対的な位置関係が変化する２部材で構成される車載機器として、例えば鏡体部（可動部）と台座部（固定部）で構成されるドアミラー、フェンダーミラー、ルームミラーがある。これらミラーの鏡体部に灯具が装備されている場合、この灯具に点灯用電力を供給する必要がある。
【００８６】
例えば先立って説明した図１７に示す車両において、ドアミラー１０５は、車体に固定された台座部１０６と、この台座部１０６に可動自在に取り付けられた鏡体部１０７とから構成される。また、この鏡体部１０７にウィンカが装備されている場合に、このウィンカ用の光源に点灯用の電力を供給する点灯装置として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を用いる。車体側に固定された台座部１０６に１次側構成部３を設置し、鏡体部１０７の１次側構成部３対向部に２次側構成部４を設置して、ウィンカ用の光源に点灯用電力を供給する。この構成にすれば、鏡体部１０７のウィンカと台座部１０６との間の導線を削減でき、衝撃によって簡単に台座部１０６から脱落する鏡体部１０７を構成できる。ドアミラー１０５と同様に、フェンダーミラー、ルームミラー等の鏡体部も、衝撃によって台座部から簡単に脱落するように構成できる。
【００８７】
なお、外部から衝撃が加わって鏡体部１０７が台座部１０６から脱落すると、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２が長時間かつ連続的にＯＦＦしていることと同等の異常な挙動になる。このときの挙動を１次側構成部３の１次側制御部６が異常な挙動と判断して、１次側構成部３から２次側構成部４に供給する電力を極少量にする、さらには供給を停止することができる。
【００８８】
また、相対的な位置関係が変化する２部材で構成される車載機器の他の例として、車体側とボンネット側にまたがって装備されたヘッドランプおよびクリアランスランプ、車体側とトランクリッド側にまたがって装備されたテールランプおよびストップランプ等の灯具がある。これら灯具に用いる光源のうち、ボンネットあるいはトランクリッド側に装備された光源に対して、分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１を使用して点灯用電力を供給すればよい。この構成にすれば、それぞれの光源の点灯用電力を供給する配線を、車体側からヒンジ部とトランクリッドまたはボンネットを経由して灯具まで配策する必要がない。
【００８９】
以上より、実施の形態５によれば、車載機器は、車両に搭載された負荷１２と、負荷１２に電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ１と、車両に固定された固定部と、固定部に対して可動する可動部とを備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の１次側構成部３が固定部に設置され、２次側構成部４と負荷１２が可動部に設置される構成にした。このため、車載のドアミラー１０５、フェンダーミラー、ルームミラー等の鏡体部１０７（可動側）に備えた光源と、車体側の台座部１０６（固定側）との間の導線を削減でき、衝撃によって簡単に台座部から脱落する鏡体部を構成できる。
また、車体からトランクリッドまたはボンネット（可動部）のヒンジ部を経由して大回りして配策する配線と、当配線を保護する部材を削減できる。よって、分離可能なＤＣ／ＤＣコンバータを使用して、デザイン（見栄え）を保全した点灯装置を構成することができる。
【００９０】
また、実施の形態５によれば、可動部に装備される光源として半導体光源を用いることにより、上記実施の形態４と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を使用した点灯装置を小形にでき、車載用に好適である。
【００９１】
実施の形態６．
上記実施の形態４，５では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを使用した光源点灯装置を説明したが、用途はこれに限定されるものではない。また、上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆは大電力出力が可能である。そこで、本実施の形態６では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆの大電力向きの用途として、電気自動車等の車載バッテリを充電する充電装置に応用する例を説明する。なお、バッテリの充電電力は１００Ｗ〜１０ｋＷ程度で、出力電圧は１２Ｖ〜４００Ｖ程度、出力電流は１Ａ〜３０Ａ程度である。
以下、ＤＣ／ＤＣコンバータ１〜１ｆを代表してＤＣ／ＤＣコンバータ１を例にし、図１を援用して説明する。
【００９２】
例えば、充電装置を図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１で構成し、１次側構成部３を駐車場の床面（地上側）に設置し、２次側構成部４を車両の底面に設置する。商用の交流電源から整流部を経由してＤＣ電源１１を生成し、分離可能に構成された１次側構成部３および２次側構成部４を経由して、車載バッテリ（負荷１２）を充電する。つまり、１次側構成部３によって交流電源側の送電装置を構成し、２次側構成部４によって車載の受電装置を構成し、両者一式で充電装置となる。これにより、交流電源側と車載バッテリ側とをフィードバック用および充電用電線で有線接続する必要がない、取り扱いが簡単な充電装置が構成できる。
なお、上記においては、１次側構成部３を地上に配置したが、１次側構成部３と２次側構成部４を対向させることができる位置であれば、設置場所は上記以外でも構わない。
【００９３】
当ＤＣ／ＤＣコンバータ１を使用する車載バッテリの充電装置においては、駐車場に車両が停車していないときは、駐車場に設置された１次側構成部３の１次側制御部６が、所定周期ｔ１の電力供給動作と所定の待機時間ｔ２を繰り返す待機状態で待機しており、以下の１次側構成部３と２次側構成部４の動作により、車載バッテリの充電動作を開始する。
【００９４】
車両を１次側構成部３と２次側構成部４が対向する駐車場の所定の位置に停車し、人為的あるいは自動的な操作によって車両側から２次側構成部４の２次側制御部９に指示を出して、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を行って充電電力の受電動作を開始する。
１次側構成部３の１次側制御部６は、上記２次側スイッチング素子ＦＥＴ２の断続動作を検出して、待機状態から充電動作に切り替え、２次側構成部４への連続的な電力供給動作を行い、充電電力の送電動作を開始する。
【００９５】
また、以下の動作により、車載バッテリの充電動作は終了する。
２次側制御部９は、出力電圧等を監視してバッテリの充電が完了したことを検出すると、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２を連続的にＯＦＦする。当操作によって実行される２次側スイッチング素子ＦＥＴ２のＯＦＦ状態が所定期間ｔ１以上経過したときに、１次側構成部３の１次側制御部６は、当２次側スイッチング素子ＦＥＴ２がＯＦＦ状態になったことを判断して、２次側構成部４への電力供給を停止して待機状態に戻る。
なお、充電の途中で車両が移動し、駐車場から出たときにも、２次側スイッチング素子ＦＥＴ２が所定時間ｔ１以上経過するＯＦＦ状態と同等の挙動になるので、１次側構成部３の１次側制御部６の操作によって、電力供給を停止して待機状態に戻る。
【００９６】
以上より、実施の形態６によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を使用して、当ＤＣ／ＤＣコンバータ１の１次側構成部３が車両の外に設置され、２次側構成部４が車両に設置される、車載バッテリを充電する充電装置を構成した。このため、駐車場に設置された送電装置と車体の受電装置を接続するフィードバック用および充電用電線を用いることなく、非接触で車載バッテリを充電可能なバッテリ充電装置を構成できる。
【００９７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
以上のように、この発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、トランスの１次側と２次側を分離可能な他励式のＤＣ／ＤＣコンバータを簡素に構成するようにしたので、トランクリッドに装備されたテールランプに備えた光源に点灯用電力を供給する点灯装置などの車載機器、および車載バッテリに車外から充電用電力を供給する充電装置などに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００９９】
１，１ａ〜１ｆ  ＤＣ／ＤＣコンバータ、２  トランス、３，１０３  １次側構成部、４，１０４  ２次側構成部、５  １次側電流センサ、６  １次側制御部、７  １次側制御電源、８  ２次側電流センサ、９  ２次側制御部、１０  ２次側制御電源、１１  ＤＣ電源、１２  負荷、２０  ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換用ＤＣ／ＤＣコンバータ）、３０  棒コア、３０ａ  コの字コア、３０ｂ  Ｅコア、３０ｃ  円板状コア、３０ｄ  円筒状コア、１００，１０２  テールランプ、１０１  トランクリッド、１０５  ドアミラー、１０６  台座部（固定部）、１０７  鏡体部（可動部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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