(57)【要約】【課題】２つの電源の総和の電圧を超える範囲において任意の電圧を出力することが可能な電源回路を提供することを目的としている。【解決手段】電源回路１０は、第１電源部２１と、第２電源部２２と、スイッチング回路部１７と、を備える。第１電源部２１は、第１電源（ＢＴ１）１１および第１電源（ＢＴ１）１１に直列に接続される第１リアクトル（Ｌ１）１５を備える。第２電源部２２は、第２電源（ＢＴ２）１２および第２電源（ＢＴ２）１２に直列に接続される第２リアクトル（Ｌ２）１６を備える。スイッチング回路部１７は、第１電源部２１および第１電源部２１の直列接続状態と短絡接続状態とを、周期的に交互に切り替えるスイッチング状態を備える。短絡接続状態は、第１電源部２１の両端子を短絡的に接続するとともに第２電源部２２の両端子を短絡的に接続する。【選択図】図１
2018085806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源および前記第１電源に直列に接続される第１リアクトルを備える第１電源部と、
第２電源および前記第２電源に直列に接続される第２リアクトルを備える第２電源部と、
前記第１電源部の両端子および前記第２電源部の両端子に接続されるスイッチング回路部と、
前記スイッチング回路部に接続され、前記第１電源の電圧および前記第２電源の電圧に基づく電圧を出力する一対の出力端子と、
を備え、
前記スイッチング回路部は、
前記第１電源部および前記第２電源部を前記一対の出力端子に直列に接続する直列接続状態と、前記第１電源部の両端子を短絡的に接続するとともに前記第２電源部の両端子を短絡的に接続する短絡接続状態とを、周期的に交互に切り替えるスイッチング状態を備える、
ことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
前記第１電源部の両端子の内の第１の端子は、前記一対の出力端子の内の第１の出力端子に接続され、
前記第２電源部の両端子の内の第１の端子は、前記一対の出力端子の内の第２の出力端子に接続され、
前記スイッチング回路部は、
前記第１電源部の両端子間に直列に接続される第１スイッチおよび第２スイッチと、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点と、前記第２電源部の両端子の内の第２の端子との間に接続される第３スイッチと、
前記第２電源部の両端子間に直列に接続される第４スイッチおよび第５スイッチと、
前記第４スイッチと前記第５スイッチとの接続点と、前記第１電源部の両端子の内の第２の端子との間に接続される第６スイッチと、
を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
【請求項３】
前記スイッチング回路部は、
前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチをオン状態とし、
前記第１スイッチおよび前記第５スイッチをオフ状態として、
前記直列接続状態を形成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電源回路。
【請求項４】
前記スイッチング回路部は、
前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第５スイッチをオン状態とし、
前記第３スイッチおよび前記第６スイッチをオフ状態として、
前記短絡接続状態を形成する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の電源回路。
【請求項５】
前記スイッチング回路部は、
前記直列接続状態と、前記第１電源部および前記第２電源部の各々を前記一対の出力端子に並列に接続する並列接続状態とを、周期的に交互に切り替える第２のスイッチング状態を備える、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電源回路。
【請求項６】
前記スイッチング回路部は、
前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、前記第５スイッチ、および前記第６スイッチをオン状態とし、
前記第２スイッチおよび前記第４スイッチをオフ状態として、
前記並列接続状態を形成する、
ことを特徴とする請求項５に記載の電源回路。
【請求項７】
前記スイッチング回路部は、
前記直列接続状態と前記短絡接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、
前記第１リアクトルおよび前記第２リアクトルのうち、何れか一方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化し、何れか他方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化する第１状態と、
前記何れか一方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化し、前記何れか他方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化する第２状態と、
を備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電源回路。
【請求項８】
前記スイッチング回路部は、
前記直列接続状態と前記短絡接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、
前記第５スイッチの切り替えタイミングを、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも早める第１状態と、
前記第１スイッチの切り替えタイミングを、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも遅らせる第２状態と、
を備える、
ことを特徴とする請求項２から請求項６の何れか１項に記載の電源回路。
【請求項９】
前記スイッチング回路部は、
前記直列接続状態と前記並列接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、
前記第１リアクトルおよび前記第２リアクトルのうち、何れか一方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化し、何れか他方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化する第１状態と、
前記何れか一方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化し、前記何れか他方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化する第２状態と、
を備える、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電源回路。
【請求項１０】
前記スイッチング回路部は、
前記直列接続状態と前記並列接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、
前記第５スイッチの切り替えタイミングを、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも早める第１状態と、
前記第２スイッチおよび前記第５スイッチの切り替えタイミングを、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも早める第２状態と、
を備える、
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電源回路。
【請求項１１】
第１電源および前記第１電源に直列に接続される第１リアクトルを備える第１電源部と、
第２電源および前記第２電源に直列に接続される第２リアクトルを備える第２電源部と、
前記第１電源部の両端子および前記第２電源部の両端子に接続されるスイッチング回路部と、
前記スイッチング回路部に接続され、前記第１電源の電圧および前記第２電源の電圧に基づく電圧を出力する一対の出力端子と、
を備え、
前記第１電源部の両端子の内の第１の端子は、前記一対の出力端子の内の第１の出力端子に接続され、
前記第２電源部の両端子の内の第１の端子は、前記一対の出力端子の内の第２の出力端子に接続され、
前記スイッチング回路部は、
前記第１電源部の両端子間に直列に接続される第１スイッチおよび第２スイッチと、
前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点と、前記第２電源部の両端子の内の第２の端子との間に接続される第３スイッチと、
前記第２電源部の両端子間に直列に接続される第４スイッチおよび第５スイッチと、
前記第４スイッチと前記第５スイッチとの接続点と、前記第１電源部の両端子の内の第２の端子との間に接続される第６スイッチと、
を備える、
ことを特徴とする電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの電源の何れか大きい方の電圧から、２つの電源の総和の電圧に亘る範囲において、任意の電圧を出力する電源装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−３８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来技術に係る電源装置のように、出力する電圧を変更可能な電源装置においては、２つの電源の総和の電圧を超える範囲においても任意の電圧を出力することが望まれている。
例えば、電動機に電力を供給する電源装置においては、出力電圧の可変範囲の上限側を拡大することによって、電動機の低回転域での所望の効率を確保しながら、電動機の高回転域での電流増大を防ぐことが望まれている。電動機の低回転域では、電動機の駆動電圧を低下させることによって、電動機の所望の効率を確保することが望まれている。電動機の高回転域では、電流を増大させること無しに駆動電圧を増大させることによって、回路部品の大型化を防ぐことが望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、２つの電源の総和の電圧を超える範囲において任意の電圧を出力することが可能な電源回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る電源回路（例えば、実施形態での電源回路１０）は、第１電源（例えば、実施形態での第１電源（ＢＴ１）１１）および前記第１電源に直列に接続される第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル（Ｌ１）１５）を備える第１電源部（例えば、実施形態での第１電源部２１）と、第２電源（例えば、実施形態での第２電源（ＢＴ２）１２）および前記第２電源に直列に接続される第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル（Ｌ２）１６）を備える第２電源部（例えば、実施形態での第２電源部２２）と、前記第１電源部の両端子（例えば、実施形態での第１ノードＡおよび第５ノードＥ）および前記第２電源部の両端子（例えば、実施形態での第４ノードＤおよび第６ノードＦ）に接続されるスイッチング回路部（例えば、実施形態でのスイッチング回路部１７）と、前記スイッチング回路部に接続され、前記第１電源の電圧および前記第２電源の電圧に基づく電圧を出力する一対の出力端子（例えば、実施形態での第１の出力端子Ｐ１および第２の出力端子Ｐ２）と、を備え、前記スイッチング回路部は、前記第１電源部および前記第２電源部を前記一対の出力端子に直列に接続する直列接続状態と、前記第１電源部の両端子を短絡的に接続するとともに前記第２電源部の両端子を短絡的に接続する短絡接続状態とを、周期的に交互に切り替えるスイッチング状態（例えば、実施形態での第２スイッチング状態）を備える。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の電源回路では、前記第１電源部の両端子の内の第１の端子（例えば、実施形態での第１ノードＡ）は、前記一対の出力端子の内の第１の出力端子（例えば、実施形態での第１の出力端子Ｐ１）に接続され、前記第２電源部の両端子の内の第１の端子（例えば、実施形態での第４ノードＤ）は、前記一対の出力端子の内の第２の出力端子（例えば、実施形態での第２の出力端子Ｐ２）に接続され、前記スイッチング回路部は、前記第１電源部の両端子間に直列に接続される第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子ＳＷ１）および第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子ＳＷ２）と、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点（例えば、実施形態での第７ノードＧ）と、前記第２電源部の両端子の内の第２の端子（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続される第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子ＳＷ３）と、前記第２電源部の両端子間に直列に接続される第４スイッチ（例えば、実施形態での第４スイッチング素子ＳＷ４）および第５スイッチ（例えば、実施形態での第５スイッチング素子ＳＷ５）と、前記第４スイッチと前記第５スイッチとの接続点（例えば、実施形態での第８ノードＨ）と、前記第１電源部の両端子の内の第２の端子（例えば、実施形態での第５ノードＥ）との間に接続される第６スイッチ（例えば、実施形態での第６スイッチング素子ＳＷ６）と、を備える。
【０００８】
（３）上記（２）に記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチをオン状態とし、前記第１スイッチおよび前記第５スイッチをオフ状態として、前記直列接続状態を形成する。
【０００９】
（４）上記（２）または（３）に記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第５スイッチをオン状態とし、前記第３スイッチおよび前記第６スイッチをオフ状態として、前記短絡接続状態を形成する。
【００１０】
（５）上記（３）または（４）に記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記直列接続状態と、前記第１電源部および前記第２電源部の各々を前記一対の出力端子に並列に接続する並列接続状態とを、周期的に交互に切り替える第２のスイッチング状態（例えば、実施形態での第１スイッチング状態）を備える。
【００１１】
（６）上記（５）に記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、前記第５スイッチ、および前記第６スイッチをオン状態とし、前記第２スイッチおよび前記第４スイッチをオフ状態として、前記並列接続状態を形成する。
【００１２】
（７）上記（１）から（６）の何れか１つに記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記直列接続状態と前記短絡接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、前記第１リアクトルおよび前記第２リアクトルのうち、何れか一方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化し、何れか他方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化する第１状態（例えば、実施形態での第３移行状態および第４移行状態の何れか一方）と、前記何れか一方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化し、前記何れか他方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化する第２状態（例えば、実施形態での第３移行状態および第４移行状態の何れか他方）と、を備える。
【００１３】
（８）上記（２）から（６）の何れか１つに記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記直列接続状態と前記短絡接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、前記第５スイッチの切り替えタイミングを、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも早める第１状態（例えば、実施形態での第３移行状態）と、前記第１スイッチの切り替えタイミングを、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、前記第５スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも遅らせる第２状態（例えば、実施形態での第４移行状態）と、を備える。
【００１４】
（９）上記（５）または（６）に記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記直列接続状態と前記並列接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、前記第１リアクトルおよび前記第２リアクトルのうち、何れか一方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化し、何れか他方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化する第１状態（例えば、実施形態での第１移行状態および第２移行状態の何れか一方）と、前記何れか一方のリアクトルに流れる電流が減少傾向に変化し、前記何れか他方のリアクトルに流れる電流が増大傾向に変化する第２状態（例えば、実施形態での第１移行状態および第２移行状態の何れか他方）と、を備える。
【００１５】
（１０）上記（５）または（６）に記載の電源回路では、前記スイッチング回路部は、前記直列接続状態と前記並列接続状態とを周期的に交互に切り替えるスイッチング状態において、前記第５スイッチの切り替えタイミングを、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも早める第１状態（例えば、実施形態での第１移行状態）と、前記第２スイッチおよび前記第５スイッチの切り替えタイミングを、前記第１スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ、および前記第６スイッチの切り替えタイミングよりも早める第２状態（例えば、実施形態での第２移行状態）と、を備える。
【００１６】
（１１）本発明の一態様に係る電源回路（例えば、実施形態での電源回路１０）は、第１電源（例えば、実施形態での第１電源（ＢＴ１）１１）および前記第１電源に直列に接続される第１リアクトル（例えば、実施形態での第１リアクトル（Ｌ１）１５）を備える第１電源部（例えば、実施形態での第１電源部２１）と、第２電源（例えば、実施形態での第２電源（ＢＴ２）１２）および前記第２電源に直列に接続される第２リアクトル（例えば、実施形態での第２リアクトル（Ｌ２）１６）を備える第２電源部（例えば、実施形態での第２電源部２２）と、前記第１電源部の両端子（例えば、実施形態での第１ノードＡおよび第５ノードＥ）および前記第２電源部の両端子（例えば、実施形態での第４ノードＤおよび第６ノードＦ）に接続されるスイッチング回路部（例えば、実施形態でのスイッチング回路部１７）と、前記スイッチング回路部に接続され、前記第１電源の電圧および前記第２電源の電圧に基づく電圧を出力する一対の出力端子（例えば、実施形態での第１の出力端子Ｐ１および第２の出力端子Ｐ２）と、を備え、前記第１電源部の両端子の内の第１の端子（例えば、実施形態での第１ノードＡ）は、前記一対の出力端子の内の第１の出力端子（例えば、実施形態での第１の出力端子Ｐ１）に接続され、前記第２電源部の両端子の内の第１の端子（例えば、実施形態での第４ノードＤ）は、前記一対の出力端子の内の第２の出力端子（例えば、実施形態での第２の出力端子Ｐ２）に接続され、前記スイッチング回路部は、前記第１電源部の両端子間に直列に接続される第１スイッチ（例えば、実施形態での第１スイッチング素子ＳＷ１）および第２スイッチ（例えば、実施形態での第２スイッチング素子ＳＷ２）と、前記第１スイッチと前記第２スイッチとの接続点（例えば、実施形態での第７ノードＧ）と、前記第２電源部の両端子の内の第２の端子（例えば、実施形態での第６ノードＦ）との間に接続される第３スイッチ（例えば、実施形態での第３スイッチング素子ＳＷ３）と、前記第２電源部の両端子間に直列に接続される第４スイッチ（例えば、実施形態での第４スイッチング素子ＳＷ４）および第５スイッチ（例えば、実施形態での第５スイッチング素子ＳＷ５）と、前記第４スイッチと前記第５スイッチとの接続点（例えば、実施形態での第８ノードＨ）と、前記第１電源部の両端子の内の第２の端子（例えば、実施形態での第５ノードＥ）との間に接続される第６スイッチ（例えば、実施形態での第６スイッチング素子ＳＷ６）と、を備える。
【発明の効果】
【００１７】
上記（１）に記載の態様に係る電源回路によれば、スイッチング回路部は、直列接続状態と短絡接続状態とを交互に切り替えるスイッチング状態を備えることによって、回路部品の大型化を防ぎ、効率を向上させながら、負荷に適切な電力を供給することができる。
スイッチング回路部は、スイッチング状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の総和の電圧を超える任意の電圧とする。スイッチング回路部は、スイッチング状態において、負荷に印加する電圧が不足することを防ぎ、電圧不足を補うための電流増大に対応するために回路部品が大型化することを防ぐことができる。
これにより、例えば電動機などの負荷に電力を供給する電源回路を備える車両などのシステムにおいて、システム設計を最適化し、システムの出力を向上させることができる。
【００１８】
さらに、上記（２）の場合、スイッチング回路部は、６つのスイッチを備えることによって、回路構成が複雑化することを防ぎながら、スイッチング状態を形成することができる。
【００１９】
さらに、上記（３）または（４）の場合、スイッチング回路部は、６つのスイッチのオン状態およびオフ状態の組み合わせによって、スイッチング状態を容易に形成することができる。
【００２０】
さらに、上記（５）の場合、スイッチング回路部は、並列接続状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の何れか大きい方の電圧とする。スイッチング回路部は、直列接続状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の総和の電圧とする。
スイッチング回路部は、第２のスイッチング状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の何れか大きい方の電圧から、第１電源および第２電源の総和の電圧に亘る範囲での任意の電圧とする。スイッチング回路部は、第２のスイッチング状態において、負荷に過大な電圧が印加されることを防ぎ、負荷の効率を向上させることができる。
これにより、例えば電動機などの負荷に電力を供給する電源回路を備える車両などのシステムにおいて、システム設計を最適化し、システムの効率（電費）を向上させることができる。
【００２１】
さらに、上記（６）の場合、スイッチング回路部は、６つのスイッチのオン状態およびオフ状態の組み合わせによって、第２のスイッチング状態を容易に形成することができる。
【００２２】
さらに、上記（７）から（１０）の少なくとも何れか１つの場合、第１リアクトルおよび第２リアクトルの電流比を変更することができる。これにより、第１電源および第２電源の出力バランスを任意に設定することができ、例えば、常時、第１電源および第２電源の両方から電力供給可能としつつ、何れか一方の電力供給能力が他方に電力供給能力によって制限されてしまうことを防止することができる。
【００２３】
上記（１１）に記載の態様に係る電源回路によれば、スイッチング回路部は、６つのスイッチを備えることによって、回路構成が複雑化することを防ぎながら、並列接続状態、直列接続状態、短絡接続状態、スイッチング状態、および第２のスイッチング状態を形成することができる。スイッチング回路部は、スイッチング状態および第２のスイッチング状態を備えることによって、回路部品の大型化を防ぎ、効率を向上させながら、負荷に適切な電力を供給することができる。
スイッチング回路部は、並列接続状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の何れか大きい方の電圧とする。スイッチング回路部は、直列接続状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の総和の電圧とする。スイッチング回路部は、短絡接続状態において第１電源部の両端子を短絡的に接続するとともに第２電源部の両端子を短絡的に接続する。
スイッチング回路部は、直列接続状態と短絡接続状態とを交互に切り替えるスイッチング状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の総和の電圧を超える任意の電圧とする。スイッチング回路部は、スイッチング状態において、負荷に印加する電圧が不足することを防ぎ、電圧不足を補うための電流増大に対応するために回路部品が大型化することを防ぐことができる。
スイッチング回路部は、並列接続状態と直列接続状態とを交互に切り替える第２のスイッチング状態において一対の出力端子から出力する電圧を、第１電源および第２電源の何れか大きい方の電圧から、第１電源および第２電源の総和の電圧に亘る範囲での任意の電圧とする。スイッチング回路部は、第２のスイッチング状態において、負荷に過大な電圧が印加されることを防ぎ、負荷の効率を向上させることができる。
これらにより、例えば電動機などの負荷に電力を供給する電源回路を備える車両などのシステムにおいて、システム設計を最適化し、システムの出力および効率（電費）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る電源回路の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の並列接続状態における各スイッチング素子（ＳＷ１〜６）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、各第１リアクトルおよび第２リアクトルを流れる電流（ＩＬ１、ＩＬ２）と、第１リアクトルの第５ノード（Ｅ）側の電位（ＶＬ１）および第２リアクトルの第６ノード（Ｆ）側の電位（ＶＬ２）の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の並列接続状態における２つの電流経路（Ｒ１、Ｒ２）を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の直列接続状態における各スイッチング素子（ＳＷ１〜６）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、各第１リアクトルおよび第２リアクトルを流れる電流（ＩＬ１、ＩＬ２）と、第１リアクトルの第５ノード（Ｅ）側の電位（ＶＬ１）および第２リアクトルの第６ノード（Ｆ）側の電位（ＶＬ２）の変化を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の直列接続状態における電流経路（Ｒ３）を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の第１スイッチング状態における各スイッチング素子（ＳＷ１〜６）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、各第１リアクトルおよび第２リアクトルを流れる電流（ＩＬ１、ＩＬ２）と、第１リアクトルの第５ノード（Ｅ）側の電位（ＶＬ１）および第２リアクトルの第６ノード（Ｆ）側の電位（ＶＬ２）の変化を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の第２スイッチング状態における各スイッチング素子（ＳＷ１〜６）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、各第１リアクトルおよび第２リアクトルを流れる電流（ＩＬ１、ＩＬ２）と、第１リアクトルの第５ノード（Ｅ）側の電位（ＶＬ１）および第２リアクトルの第６ノード（Ｆ）側の電位（ＶＬ２）の変化を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電源回路のスイッチング回路部の短絡接続状態における２つの電流経路（Ｒ４、Ｒ５）を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の変形例に係る電源回路のスイッチング回路部の第１スイッチング状態における各スイッチング素子（ＳＷ１〜６）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、各第１リアクトルおよび第２リアクトルを流れる電流（ＩＬ１、ＩＬ２）と、第１リアクトルの第５ノード（Ｅ）側の電位（ＶＬ１）および第２リアクトルの第６ノード（Ｆ）側の電位（ＶＬ２）の変化を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の変形例に係る電源回路のスイッチング回路部の第１スイッチング状態における２つの電流経路（Ｒ３、Ｒ６）を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の変形例に係る電源回路のスイッチング回路部の第１スイッチング状態における２つの電流経路（Ｒ２、Ｒ７）を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態の変形例に係る電源回路のスイッチング回路部の第２スイッチング状態における各スイッチング素子（ＳＷ１〜６）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、各第１リアクトルおよび第２リアクトルを流れる電流（ＩＬ１、ＩＬ２）と、第１リアクトルの第５ノード（Ｅ）側の電位（ＶＬ１）および第２リアクトルの第６ノード（Ｆ）側の電位（ＶＬ２）の変化を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の変形例に係る電源回路のスイッチング回路部の第２スイッチング状態における２つの電流経路（Ｒ３、Ｒ８）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係る電源回路について添付図面を参照しながら説明する。
【００２６】
本実施形態による電源回路１０は、図１に示すように、第１電源（ＢＴ１）１１および第２電源（ＢＴ２）１２と、第１キャパシタ（Ｃ１）１３および第２キャパシタ（Ｃ２）１４と、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６と、スイッチング回路部１７と、を備えている。
【００２７】
電源回路１０は、例えば、電源回路１０を制御する制御装置１８とともに、車両などのシステムに搭載されている。電源回路１０の第１の出力端子Ｐ１と第２の出力端子Ｐ２との間に接続される負荷（ＬＤ）１９は、例えば、車両の走行駆動力を発生可能な電動機と、電動機の力行および回生を制御するインバータと、などである。例えば３相のブラシレスＤＣモータなどの電動機は、電源回路１０から供給される直流電力によって駆動可能であるとともに、発電による直流電力を電源回路１０に供給可能である。
電源回路１０は、例えば、第１の出力端子Ｐ１と第２の出力端子Ｐ２との間に平滑用のキャパシタ（ＣＡ）２０を備えている。
【００２８】
第１電源（ＢＴ１）１１および第２電源（ＢＴ２）１２は、例えばバッテリなどである。第１電源（ＢＴ１）１１の正極端子は第１ノードＡに接続され、負極端子は第２ノードＢに接続されている。第２電源（ＢＴ２）１２の正極端子は第３ノードＣに接続され、負極端子は第４ノードＤに接続されている。
第１電源（ＢＴ１）１１から出力される第１電圧ＶＢＴ１と、第２電源（ＢＴ２）１２から出力される第２電圧ＶＢＴ２とは、例えば同一である。
なお、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２は、例えばゼロ以外の所定の電圧差Ｖｄ（＝ＶＢＴ２−ＶＢＴ１）を有していてもよい。
【００２９】
第１キャパシタ（Ｃ１）１３は、第１電源（ＢＴ１）１１の両端（正極端子および負極端子）に接続されている。
第２キャパシタ（Ｃ２）１４は、第２電源（ＢＴ２）１２の両端（正極端子および負極端子）に接続されている。
なお、第１キャパシタ（Ｃ１）１３および第２キャパシタ（Ｃ２）１４は省略されてもよい。
【００３０】
第１リアクトル（Ｌ１）１５は、第１電源（ＢＴ１）１１に直列に接続されている。第１リアクトル（Ｌ１）１５は、例えば、第１電源（ＢＴ１）１１の負極端子に接続され、第２ノードＢと第５ノードＥとの間に接続されている。
第２リアクトル（Ｌ２）１６は、第２電源（ＢＴ２）１２に直列に接続されている。第２リアクトル（Ｌ２）１６は、例えば、第２電源（ＢＴ２）１２の正極端子に接続され、第３ノードＣと第６ノードＦとの間に接続されている。
【００３１】
直列に接続された第１電源（ＢＴ１）１１および第１リアクトル（Ｌ１）１５は、第１電源部２１を構成している。第１電源部２１の両端子（例えば、第１ノードＡおよび第５ノードＥ）のうち、第１の端子である正極側端子（例えば、第１ノードＡ）は、第１の出力端子Ｐ１に接続されている。
直列に接続された第２電源（ＢＴ２）１２および第２リアクトル（Ｌ２）１６は、第２電源部２２を構成している。第２電源部２２の両端子（例えば、第４ノードＤおよび第６ノードＦ）のうち、第１の端子である負極側端子（例えば、第４ノードＤ）は、第２の出力端子Ｐ２に接続されている。
【００３２】
スイッチング回路部１７は、第１電源部２１の両端子および第２電源部２２の両端子に接続されている。
スイッチング回路部１７は、図１および図２に示すように、６つのスイッチを備えている。６つのスイッチは、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、第４スイッチング素子ＳＷ４、第５スイッチング素子ＳＷ５、および第６スイッチング素子ＳＷ６である。６つのスイッチの各々は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar mode Transistor）である。
【００３３】
第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２は、第１電源部２１の両端子間に直列に接続されている。
第３スイッチング素子ＳＷ３は、第１スイッチング素子ＳＷ１および第２スイッチング素子ＳＷ２の接続点である第７ノードＧと、第２電源部２２の両端子（例えば、第４ノードＤおよび第６ノードＦ）のうち、第２の端子である正極側端子（例えば、第６ノードＦ）との間に接続されている。
第４スイッチング素子ＳＷ４および第５スイッチング素子ＳＷ５は、第２電源部２２の両端子間に直列に接続されている。
第６スイッチング素子ＳＷ６は、第４スイッチング素子ＳＷ４および第５スイッチング素子ＳＷ５の接続点である第８ノードＨと、第１電源部２１の両端子（例えば、第１ノードＡおよび第５ノードＥ）のうち、第２の端子である正極側端子（例えば、第５ノードＥ）との間に接続されている。
【００３４】
第１スイッチング素子ＳＷ１のコレクタは第１ノードＡに接続され、エミッタは第７ノードＧに接続されている。第２スイッチング素子ＳＷ２のコレクタは第７ノードＧに接続され、エミッタは第５ノードＥに接続されている。第３スイッチング素子ＳＷ３のコレクタは第７ノードＧに接続され、エミッタは第６ノードＦに接続されている。
第４スイッチング素子ＳＷ４のコレクタは第６ノードＦに接続され、エミッタは第８ノードＨに接続されている。第５スイッチング素子ＳＷ５のコレクタは第８ノードＨに接続され、エミッタは第４ノードＤに接続されている。第６スイッチング素子ＳＷ６のコレクタは第５ノードＥに接続され、エミッタは第８ノードＨに接続されている。
各第１〜第６スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のエミッタ−コレクタ間には、エミッタからコレクタに向けて順方向になるようにして各第１〜第６ダイオードＤ１〜Ｄ６が接続されている。
【００３５】
スイッチング回路部１７は、後述するように、制御装置１８から出力されて各第１〜第６スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のゲートに入力される信号、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）などによって駆動される。
【００３６】
制御装置１８は、例えばＣＰＵなどのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。制御装置１８は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、およびタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）である。
制御装置１８は、例えば、接続切替制御部３１と、負荷制御部３２と、を備えている。
【００３７】
接続切替制御部３１は、スイッチング回路部１７の各第１〜第６スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のゲートに各第１〜第６スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の閉接（ＯＮ）／開放（ＯＦＦ）状態を制御するための信号を入力する。接続切替制御部３１は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）された信号（ＰＷＭ信号）を各第１〜第６スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のゲートに入力することによってスイッチング回路部１７のスイッチング動作を制御する。接続切替制御部３１は、スイッチング回路部１７のスイッチング動作に対するデューティによって、第１の出力端子Ｐ１および第２の出力端子Ｐ２から出力する電圧（出力電圧）Ｖ０を制御する。接続切替制御部３１は、負荷（ＬＤ）１９に印加する電圧を、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の何れか大きい方の電圧から、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の総和を超える電圧に亘る範囲における任意の電圧に制御する。
【００３８】
負荷制御部３２は、負荷（ＬＤ）１９の動作を制御する。例えば３相のブラシレスＤＣモータなどの電動機と、この電動機の力行および回生を制御するインバータと、を備える負荷（ＬＤ）１９に対して、負荷制御部３２はインバータの電力変換動作を制御する。負荷制御部３２は、例えば電動機の力行運転時には、インバータの直流側の両極間に印加される直流電力を３相交流電力に変換し、電動機の各相への通電を順次転流させることで交流の各相電流を通電する。一方、例えば電動機の回生運転時には、負荷制御部３２は、電動機の回転角に基づいて同期を取りつつ電動機から出力される交流の発電電力を直流電力に変換する。
【００３９】
本実施形態による電源回路１０は上記構成を備えており、次に、電源回路１０の動作について、図３から図９を参照して説明する。
【００４０】
スイッチング回路部１７は、例えば、４つの動作状態を有している。４つの動作状態は、並列接続状態と、直列接続状態と、第１スイッチング状態と、第２スイッチング状態と、である。
並列接続状態は、第１電源部２１および第２電源部２２の各々を第１の出力端子Ｐ１および第２の出力端子Ｐ２に並列に接続する状態である。
直列接続状態は、第１電源部２１および第２電源部２２を第１の出力端子Ｐ１および第２の出力端子Ｐ２に直列に接続する状態である。
第１スイッチング状態は、並列接続状態と、直列接続状態とを、周期的に交互に切り替える状態である。
第２スイッチング状態は、直列接続状態と、短絡接続状態とを、周期的に交互に切り替える状態である。短絡接続状態は、第１電源部２１の両端子を短絡的に接続するとともに第２電源部２２の両端子を短絡的に接続する状態である。
【００４１】
接続切替制御部３１は、スイッチング回路部１７の並列接続状態では、図３に示すように、第１スイッチング素子ＳＷ１、第３スイッチング素子ＳＷ３、第５スイッチング素子ＳＷ５、および第６スイッチング素子ＳＷ６を閉接（ＯＮ）状態に固定し、第２スイッチング素子ＳＷ２および第４スイッチング素子ＳＷ４を開放（ＯＦＦ）状態に固定する。
接続切替制御部３１は、図４に示すように、第４スイッチング素子ＳＷ４のＯＦＦ固定とともに、第５スイッチング素子ＳＷ５および第６スイッチング素子ＳＷ６のＯＮ固定によって、順次、第５スイッチング素子ＳＷ５と、第６スイッチング素子ＳＷ６と、第１リアクトル（Ｌ１）１５と、第１電源（ＢＴ１）１１と、を直列に接続する第１電流経路Ｒ１を形成する。
また、接続切替制御部３１は、第２スイッチング素子ＳＷ２のＯＦＦ固定とともに、第１スイッチング素子ＳＷ１および第３スイッチング素子ＳＷ３のＯＮ固定によって、順次、第２電源（ＢＴ２）１２と、第２リアクトル（Ｌ２）１６と、第３スイッチング素子ＳＷ３と、第１スイッチング素子ＳＷ１と、を直列に接続する第２電流経路Ｒ２を形成する。
【００４２】
スイッチング回路部１７の並列接続状態では、例えば第１電圧ＶＢＴ１と第２電圧ＶＢＴ２とが同一の場合には、図３に示すように、第１リアクトル（Ｌ１）１５を流れる第１電流ＩＬ１と第２リアクトル（Ｌ２）１６を流れる第２電流ＩＬ２とは同一かつ一定である。また、第２リアクトル（Ｌ２）１６の第６ノードＦ側の第２電位ＶＬ２と第１リアクトル（Ｌ１）１５の第５ノードＥ側の第１電位ＶＬ１との電位差は、互いに同一である第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２に等しくなる。第１の出力端子Ｐ１および第２の出力端子Ｐ２から出力される電圧（出力電圧）Ｖ０は、第２電位ＶＬ２と第１電位ＶＬ１との電位差（＝ＶＬ２−ＶＬ１）に等しい第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２となる。
【００４３】
接続切替制御部３１は、スイッチング回路部１７の直列接続状態では、図５に示すように、第２スイッチング素子ＳＷ２、第３スイッチング素子ＳＷ３、第４スイッチング素子ＳＷ４、および第６スイッチング素子ＳＷ６を閉接（ＯＮ）状態に固定し、第１スイッチング素子ＳＷ１および第５スイッチング素子ＳＷ５を開放（ＯＦＦ）状態に固定する。
接続切替制御部３１は、図６に示すように、第６ノードＦと第５ノードＥとの間において、２つの電流流路Ｒ３ａ、Ｒ３ｂを形成する。電流流路Ｒ３ａは、順次、第３スイッチング素子ＳＷ３と、第２スイッチング素子ＳＷ２と、を直列に接続する。電流流路Ｒ３ｂは、順次、第４スイッチング素子ＳＷ４と、第６スイッチング素子ＳＷ６と、を直列に接続する。
これらにより、接続切替制御部３１は、順次、第２電源（ＢＴ２）１２と、第２リアクトル（Ｌ２）１６と、２つの電流流路Ｒ３ａ、Ｒ３ｂと、第１リアクトル（Ｌ１）１５と、第１電源（ＢＴ１）１１と、を直列に接続する第３電流経路Ｒ３を形成する。
【００４４】
スイッチング回路部１７の直列接続状態では、図５に示すように、第１リアクトル（Ｌ１）１５を流れる第１電流ＩＬ１と第２リアクトル（Ｌ２）１６を流れる第２電流ＩＬ２とは同一かつ一定である。また、第２リアクトル（Ｌ２）１６の第６ノードＦ側の第２電位ＶＬ２と第１リアクトル（Ｌ１）１５の第５ノードＥ側の第１電位ＶＬ１とは同電位である。出力電圧Ｖ０は、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の和（＝ＶＢＴ１＋ＶＢＴ２）となる。
【００４５】
接続切替制御部３１は、スイッチング回路部１７の第１スイッチング状態では、スイッチング回路部１７の並列接続状態の時間と直列接続状態の時間との比率に応じたデューティによって、並列接続状態と直列接続状態とを周期的に交互に切り替える。接続切替制御部３１は、図７に示すように、第３スイッチング素子ＳＷ３および第６スイッチング素子ＳＷ６を閉接（ＯＮ）状態に固定する。接続切替制御部３１は、第１スイッチング素子ＳＷ１および第５スイッチング素子ＳＷ５の組み合わせと、第２スイッチング素子ＳＷ２および第４スイッチング素子ＳＷ４の組み合わせとに対して、閉接（ＯＮ）状態と開放（ＯＦＦ）状態とを反転して交互に切り替える。
【００４６】
接続切替制御部３１は、並列接続状態と直列接続状態とを周期的に交互に切り替えることによって、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６を降圧動作させる。接続切替制御部３１は、出力電圧Ｖ０を、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の和（＝ＶＢＴ１＋ＶＢＴ２）から、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６の降圧電圧を差し引いた電圧とする。
接続切替制御部３１は、デューティに応じて第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６での降圧電圧を変化させる。接続切替制御部３１は、例えばデューティを並列接続状態の時間と直列接続状態の時間との和に対する並列接続状態の時間の比率で定義する場合には、デューティを０％から１００％に向かって増大させることによって、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６での降圧電圧を増大させる。接続切替制御部３１は、電源回路１０からの出力電圧Ｖ０を、デューティに応じて、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の各々以上、並びに第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の和（＝ＶＢＴ１＋ＶＢＴ２）以下の範囲における任意の電圧とする。
【００４７】
スイッチング回路部１７の第１スイッチング状態では、第１リアクトル（Ｌ１）１５を流れる第１電流ＩＬ１と第２リアクトル（Ｌ２）１６を流れる第２電流ＩＬ２とは同一である。第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間、および時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間のように、直列接続状態において増大傾向に変化する。第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、および時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、並列接続状態において低下傾向に変化する。
第１電位ＶＬ１および第２電位ＶＬ２は、直列接続状態では同電位である。第１電位ＶＬ１は、並列接続状態では直列接続状態の場合よりも、第２電圧ＶＢＴ２から第２リアクトル（Ｌ２）１６の降圧電圧を差し引いた分だけ低下する。第２電位ＶＬ２は、並列接続状態では直列接続状態の場合よりも、第１電圧ＶＢＴ１から第１リアクトル（Ｌ１）１５の降圧電圧を差し引いた分だけ増大する。
出力電圧Ｖ０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、および時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、並列接続状態における第２電位ＶＬ２と第１電位ＶＬ１との電位差（＝ＶＬ２−ＶＬ１）となる。
【００４８】
接続切替制御部３１は、スイッチング回路部１７の第２スイッチング状態では、スイッチング回路部１７の直列接続状態の時間と短絡接続状態の時間との比率に応じたデューティによって、直列接続状態と短絡接続状態とを周期的に交互に切り替える。接続切替制御部３１は、図８に示すように、第２スイッチング素子ＳＷ２および第４スイッチング素子ＳＷ４を閉接（ＯＮ）状態に固定する。接続切替制御部３１は、第１スイッチング素子ＳＷ１および第５スイッチング素子ＳＷ５の組み合わせと、第３スイッチング素子ＳＷ３および第６スイッチング素子ＳＷ６の組み合わせとに対して、閉接（ＯＮ）状態と開放（ＯＦＦ）状態とを反転して交互に切り替える。
【００４９】
接続切替制御部３１は、スイッチング回路部１７の短絡接続状態では、図９に示すように、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、第４スイッチング素子ＳＷ４、および第５スイッチング素子ＳＷ５を閉接（ＯＮ）状態に固定し、第３スイッチング素子ＳＷ３および第６スイッチング素子ＳＷ６を開放（ＯＦＦ）状態に固定する。
接続切替制御部３１は、順次、第１スイッチング素子ＳＷ１と、第２スイッチング素子ＳＷ２と、第１リアクトル（Ｌ１）１５と、第１電源（ＢＴ１）１１と、を直列に接続する還流型の第４電流経路Ｒ４を形成することによって、第１リアクトル（Ｌ１）１５を励磁する。
接続切替制御部３１は、順次、第４スイッチング素子ＳＷ４と、第５スイッチング素子ＳＷ５と、第２電源（ＢＴ２）１２と、第２リアクトル（Ｌ２）１６と、を直列に接続する還流型の第５電流経路Ｒ５を形成することによって、第２リアクトル（Ｌ２）１６を励磁する。
接続切替制御部３１は、短絡接続状態の後の直列接続状態では、短絡接続状態において第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６に蓄積されたエネルギーを放出するように、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６から第１の出力端子Ｐ１および第２の出力端子Ｐ２へと電流を放出する。
【００５０】
接続切替制御部３１は、直列接続状態と短絡接続状態とを周期的に交互に切り替えることによって、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６を昇圧動作させる。接続切替制御部３１は、出力電圧Ｖ０を、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の和（＝ＶＢＴ１＋ＶＢＴ２）に、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６の昇圧電圧を足し合わせた電圧とする。
接続切替制御部３１は、デューティに応じて第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６での昇圧電圧を変化させる。接続切替制御部３１は、例えばデューティを直列接続状態の時間と短絡接続状態の時間との和に対する短絡接続状態の時間の比率で定義する場合には、デューティを０％から１００％に向かって増大させることによって、第１リアクトル（Ｌ１）１５および第２リアクトル（Ｌ２）１６での昇圧電圧を増大させる。接続切替制御部３１は、電源回路１０からの出力電圧Ｖ０を、デューティに応じて、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の和（＝ＶＢＴ１＋ＶＢＴ２）以上の任意の電圧とする。
【００５１】
スイッチング回路部１７の第２スイッチング状態では、図８に示すように、第１リアクトル（Ｌ１）１５を流れる第１電流ＩＬ１と第２リアクトル（Ｌ２）１６を流れる第２電流ＩＬ２とは同一である。第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、および時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、短絡接続状態において増大傾向に変化する。第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間、および時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間のように、直列接続状態において低下傾向に変化する。
第１電位ＶＬ１および第２電位ＶＬ２は、直列接続状態では同電位である。第１電位ＶＬ１は、短絡接続状態では直列接続状態の場合よりも、第１電圧ＶＢＴ１に第１リアクトル（Ｌ１）１５の昇圧電圧を足し合わせた分だけ増大する。第２電位ＶＬ２は、短絡接続状態では直列接続状態の場合よりも、第２電圧ＶＢＴ２に第２リアクトル（Ｌ２）１６の昇圧電圧を足し合わせた分だけ低下する。
出力電圧Ｖ０は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間、および時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、短絡接続状態における第１電位ＶＬ１と第２電位ＶＬ２との電位差（＝ＶＬ１−ＶＬ２）となる。
【００５２】
上述したように、本実施の形態による電源回路１０によれば、スイッチング回路部１７は、第１スイッチング状態および第２スイッチング状態を備えることによって、回路部品の大型化を防ぎ、効率を向上させながら、負荷に適切な電力を供給することができる。
スイッチング回路部１７は、第１スイッチング状態において出力電圧Ｖ０を、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の何れか大きい方（例えば、互いに同一である第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の各々）から、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の総和の電圧に亘る範囲での任意の電圧とする。スイッチング回路部１７は、第１スイッチング状態において、負荷（ＬＤ）１９に過大な電圧が印加されることを防ぎ、負荷（ＬＤ）１９の効率を向上させることができる。
スイッチング回路部１７は、第２スイッチング状態において出力電圧Ｖ０を、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の総和を超える範囲の任意の電圧とする。スイッチング回路部１７は、第２スイッチング状態において、負荷（ＬＤ）１９に印加する電圧が不足することを防ぎ、電圧不足を補うための電流増大に対応するために回路部品が大型化することを防ぐことができる。
これらにより、例えば電動機などの負荷（ＬＤ）１９に電力を供給する電源回路１０を備える車両などのシステムにおいて、システム設計を最適化し、システムの出力および効率（電費）を向上させることができる。
【００５３】
本実施の形態による電源回路１０によれば、出力電圧Ｖ０を、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の何れか大きい方から、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の総和の電圧を超える範囲において任意に変更することができ、例えば電動機などの負荷（ＬＤ）１９の効率が出力電圧Ｖ０の不足によって低下することを防ぐことができる。
例えば電動車両に搭載される電動機などの負荷（ＬＤ）１９に対して、電動機の効率が重視される低回転域では、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の並列電圧を電動機に供給することで電動機の駆動電圧を低下させ、電動機の効率を向上させることができる。さらに、電動機の高出力が要求される高回転域では、第１電圧ＶＢＴ１および第２電圧ＶＢＴ２の直列電圧を昇圧して出力電圧Ｖ０を増大させることで、電動機の出力を増大させることができる。
これにより、例えば電動機の低回転域に合わせて出力電圧Ｖ０を設定した場合に、高回転域で出力電圧Ｖ０が過大となり、回路部品の大型化が必要になる、という問題が生じることを防ぐことができる。また、例えば高回転域に合わせて出力電圧Ｖ０を設定した場合に、低回転域の出力電圧Ｖ０が高くなり、電動車両としての効率が低下する、という問題が生じることを防ぐことができる。
【００５４】
さらに、負荷（ＬＤ）１９に対して適切な出力電圧Ｖ０を供給するための構成として、スイッチング回路部１７は、６つのスイッチを備えるだけであり、回路構成が複雑化することを防ぎながら、並列接続状態、直列接続状態、第１スイッチング状態、および第２スイッチング状態を形成することができる。
【００５５】
以下、上述した実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、電源回路１０は、４つの動作状態において第１リアクトル（Ｌ１）１５を流れる第１電流ＩＬ１と第２リアクトル（Ｌ２）１６を流れる第２電流ＩＬ２とを同一としたが、これに限定されない。
電源回路１０は、例えば、第１スイッチング状態の並列接続状態および第２スイッチング状態の短絡接続状態などにおいて、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２の電流比を変更してもよい。
【００５６】
以下に、実施形態の変形例での第１スイッチング状態について、図１０のタイミングチャートを参照して説明する。
先ず、接続切替制御部３１は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間のように、図６に示す直列接続状態では、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２を同一としつつ増大傾向に変化させる。
【００５７】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間のように、第１スイッチング素子ＳＷ１、第２スイッチング素子ＳＷ２、および第４スイッチング素子ＳＷ４の切り替えに先立って、第５スイッチング素子ＳＷ５を開放（ＯＦＦ）状態から閉接（ＯＮ）状態へと切り替える。これにより、接続切替制御部３１は、図１１に示すように、第３電流経路Ｒ３に加えて、第４ノードＤおよび第８ノードＨを短絡する第６電流経路Ｒ６を形成する。
この第１移行状態では、図１０に示すように、第１電位ＶＬ１および第２電位ＶＬ２は、同電位であり、直列接続状態の場合よりも、第２電圧ＶＢＴ２から第２リアクトル（Ｌ２）１６の降圧電圧を差し引いた分だけ低下する。これに伴い、第１電流ＩＬ１は低下傾向に変化し、第２電流ＩＬ２は増大傾向に変化し、第１電流ＩＬ１は相対的に第２電流ＩＬ２よりも小さくなる。
【００５８】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間のように、図４に示す並列接続状態では、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２を互いの電流差を一定としつつ低下傾向に変化させる。
【００５９】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、第１スイッチング素子ＳＷ１および第４スイッチング素子ＳＷ４の切り替えに先立って、第２スイッチング素子ＳＷ２を開放（ＯＦＦ）状態から閉接（ＯＮ）状態へと切り替え、第５スイッチング素子ＳＷ５を閉接（ＯＮ）状態から開放（ＯＦＦ）状態へと切り替える。これにより、接続切替制御部３１は、図１２に示すように、第２電流経路Ｒ２に加えて、第７ノードＧから順次、第２スイッチング素子ＳＷ２と、第１リアクトル（Ｌ１）１５と、第１電源（ＢＴ１）１１と、を直列に接続する第７電流経路Ｒ７を形成する。
この第２移行状態では、図１０に示すように、第１電位ＶＬ１および第２電位ＶＬ２は、同電位であり、第２電位ＶＬ２は並列接続状態の場合と同一であり、第１電位ＶＬ１は第２電位ＶＬ２と等しくなるように並列接続状態の場合よりも増大する。これに伴い、第１電流ＩＬ１は増大傾向に変化し、第２電流ＩＬ２は低下傾向に変化し、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２は、時刻ｔ４で互いに等しくなるように変化する。
【００６０】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ４以降においては、上述した時刻ｔ０から時刻ｔ４の期間と同一の動作を繰り返す。
【００６１】
以下に、実施形態の変形例での第２スイッチング状態について、図１３のタイミングチャートを参照して説明する。
先ず、接続切替制御部３１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間のように、図６に示す直列接続状態では、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２を同一に低下傾向に変化させる。
【００６２】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間のように、第１スイッチング素子ＳＷ１、第３スイッチング素子ＳＷ３、および第６スイッチング素子ＳＷ６の切り替えに先立って、第５スイッチング素子ＳＷ５を開放（ＯＦＦ）状態から閉接（ＯＮ）状態へと切り替える。これにより、接続切替制御部３１は、図１１に示すように、第３電流経路Ｒ３に加えて、第４ノードＤおよび第８ノードＨを短絡する第６電流経路Ｒ６を形成する。
この第３移行状態では、図１３に示すように、第１電位ＶＬ１および第２電位ＶＬ２は、同電位であり、直列接続状態の場合よりも、第２電圧ＶＢＴ２に第２リアクトル（Ｌ２）１６の昇圧電圧を足し合わせた分だけ低下する。これに伴い、第１電流ＩＬ１は低下傾向に変化し、第２電流ＩＬ２は増大傾向に変化し、第１電流ＩＬ１は相対的に第２電流ＩＬ２よりも小さくなる。
【００６３】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間のように、図９に示す短絡接続状態では、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２を互いの電流差を一定としつつ増大傾向に変化させる。
【００６４】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間のように、第３スイッチング素子ＳＷ３、第５スイッチング素子ＳＷ５、および第６スイッチング素子ＳＷ６の切り替えに対して、第１スイッチング素子ＳＷ１の切り替えを遅らせる。接続切替制御部３１は、第１スイッチング素子ＳＷ１を閉接（ＯＮ）状態に維持し、第３スイッチング素子ＳＷ３および第６スイッチング素子ＳＷ６を開放（ＯＦＦ）状態から閉接（ＯＮ）状態へと切り替え、第５スイッチング素子ＳＷ５を閉接（ＯＮ）状態から開放（ＯＦＦ）状態へと切り替える。これにより、接続切替制御部３１は、図１４に示すように、第３電流経路Ｒ３に加えて、第１ノードＡおよび第７ノードＧを短絡する第８電流経路Ｒ８を形成する。
この第４移行状態では、図１３に示すように、第１電位ＶＬ１および第２電位ＶＬ２は、同電位であり、第１電位ＶＬ１は短絡接続状態の場合と同一であり、第２電位ＶＬ２は第１電位ＶＬ１と等しくなるように短絡接続状態の場合よりも増大する。これに伴い、第１電流ＩＬ１は増大傾向に変化し、第２電流ＩＬ２は低下傾向に変化し、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２は、時刻ｔ５で互いに等しくなるように変化する。
【００６５】
次に、接続切替制御部３１は、時刻ｔ５以降においては、上述した時刻ｔ１から時刻ｔ５の期間と同一の動作を繰り返す。
【００６６】
上述したように、本発明の実施形態の変形例による電源回路１０によれば、第１スイッチング状態に第１移行状態および第２移行状態を備え、第２スイッチング状態に第３移行状態および第４移行状態を備えることによって、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２の電流比を変更することができる。
これにより、第１電源（ＢＴ１）１１および第２電源（ＢＴ２）１２の出力バランスを任意に設定することができ、例えば、常時、第１電源（ＢＴ１）１１および第２電源（ＢＴ２）１２の両方から電力供給可能としつつ、何れか一方の電力供給能力が他方に電力供給能力によって制限されてしまうことを防止することができる。
【００６７】
上述した実施形態の変形例において、接続切替制御部３１は、第１電流ＩＬ１を相対的に第２電流ＩＬ２よりも小さくするとしたが、これに限定されず、第２電流ＩＬ２を相対的に第１電流ＩＬ１よりも小さくしてもよい。
接続切替制御部３１は、例えば、第２スイッチング状態では、順次、直列接続状態と、第４移行状態と、短絡接続状態と、第３移行状態と、を実行すればよい。この場合、接続切替制御部３１は、第３移行状態において、第１スイッチング素子ＳＷ１、第３スイッチング素子ＳＷ３、および第６スイッチング素子ＳＷ６の切り替えに対して、第５スイッチング素子ＳＷ５の切り替えを遅らせる。接続切替制御部３１は、第４移行状態において、第３スイッチング素子ＳＷ３、第５スイッチング素子ＳＷ５、および第６スイッチング素子ＳＷ６の切り替えに先立って第１スイッチング素子ＳＷ１を切り替える。
【００６８】
上述した実施形態の変形例において、接続切替制御部３１は、第１スイッチング状態では、順次、直列接続状態と、第１移行状態と、並列接続状態と、第２移行状態と、を実行するとしたが、これに限定されない。
接続切替制御部３１は、第１スイッチング状態では、順次、直列接続状態と、第１移行状態と、第２移行状態と、並列接続状態と、を実行してもよい。
接続切替制御部３１は、第１スイッチング状態では、順次、直列接続状態と、並列接続状態と、第１移行状態と、第２移行状態と、を実行してもよい。
要するに、接続切替制御部３１は、直列接続状態と並列接続状態とを繰り返し交互に切り替える期間内の適宜のタイミングにおいて第１移行状態と第２移行状態とを設ければよい。
【００６９】
上述した実施形態の変形例において、接続切替制御部３１は、第２スイッチング状態では、順次、直列接続状態と、第３移行状態と、短絡接続状態と、第４移行状態と、を実行するとしたが、これに限定されない。
接続切替制御部３１は、第２スイッチング状態では、順次、直列接続状態と、第３移行状態と、第４移行状態と、短絡接続状態と、を実行してもよい。
接続切替制御部３１は、第２スイッチング状態では、順次、直列接続状態と、短絡接続状態と、第３移行状態と、第４移行状態と、を実行してもよい。
要するに、接続切替制御部３１は、直列接続状態と短絡接続状態とを繰り返し交互に切り替える期間内の適宜のタイミングにおいて第３移行状態と第４移行状態とを設ければよい。
【００７０】
上述した実施形態の変形例において、電源回路１０は、例えば、第１スイッチング状態の並列接続状態、および第２スイッチング状態の短絡接続状態において、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２の電流比を変更するとしたが、これに限定されない。電源回路１０は、第１電流ＩＬ１および第２電流ＩＬ２の電流比に限らず、第１電源部２１および第２電源部２２の出力または入力の電力比などを、変更してもよい。
【００７１】
上述した実施形態において、制御装置１８の一部、または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がプログラムを実行することにより機能する機能部であってもよい。また、これら構成を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよく、これら構成の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【００７２】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７３】
１０…電源回路、１１…第１電源（ＢＴ１）、１２…第２電源（ＢＴ２）、１５…第１リアクトル（Ｌ１）、１６…第２リアクトル（Ｌ２）、１７…スイッチング回路部、１８…制御装置、２１…第１電源部、２２…第２電源部、３１…接続切替制御部、３２…負荷制御部
【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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