(57)【要約】【課題】故障発生時にも負荷の動作時間を延ばせる可能性が高まった昇降圧コンバータおよび電源システムを提供する。【解決手段】昇降圧コンバータ１１は、使用電圧範囲がほぼ等しく管理された鉛バッテリとリチウムイオンバッテリとの間に接続される。昇降圧コンバータ１１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、インダクタＬ１とを含む。制御回路２０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御するゲート信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。制御回路２０は、スイッチング素子Ｑ１に導通故障が発生した場合に、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態とし、電源ノードＰＮ２の電圧が電源ノードＰＮ１の電圧以上になるように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のスイッチング制御を行なう。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電池と第２電池の間に接続される昇降圧コンバータであって、
前記第１電池の電圧を受ける第１電源ノードと第１中間ノードとの間に接続された第１スイッチング素子と、
前記第１中間ノードと接地ノードとの間に接続された第２スイッチング素子と、
前記第２電池の電圧を受ける第２電源ノードと第２中間ノードとの間に接続された第３スイッチング素子と、
前記第２中間ノードと前記接地ノードとの間に接続された第４スイッチング素子と、
前記第１中間ノードと前記第２中間ノードとの間に接続された第１インダクタと、
前記第１〜第４スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子に導通故障が発生した場合に、前記第２スイッチング素子をオフ状態とし、前記第２電源ノードの電圧が前記第１電源ノードの電圧以上となるように、前記第３、第４スイッチング素子のスイッチング制御を行なう、昇降圧コンバータ。
【請求項２】
前記制御回路は、第３スイッチング素子に導通故障が発生した場合に、前記第４スイッチング素子をオフ状態とし、前記第２電源ノードの電圧が前記第１電源ノードの電圧以下となるように、前記第１、第２スイッチング素子のスイッチング制御を行なう、請求項１に記載の昇降圧コンバータ。
【請求項３】
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子または前記第３スイッチング素子が導通故障した場合に、前記第１電源ノードと前記第２電源ノードとの電圧差の大きさが判定値よりも小さい場合には、前記第１スイッチング素子および前記第３スイッチング素子の導通故障していない方のスイッチング素子を導通させる、請求項１または２に記載の昇降圧コンバータ。
【請求項４】
第１電池と第２電池との間に接続される第１の昇降圧コンバータと、
前記第１の昇降圧コンバータと並列に、前記第１電池と前記第２電池との間に接続される第２の昇降圧コンバータとを備え、
前記第１の昇降圧コンバータは、
前記第１電池の電圧を受ける第１電源ノードと第１中間ノードとの間に接続された第１スイッチング素子と、
前記第１中間ノードと接地ノードとの間に接続された第２スイッチング素子と、
前記第２電池の電圧を受ける第２電源ノードと第２中間ノードとの間に接続された第３スイッチング素子と、
前記第２中間ノードと前記接地ノードとの間に接続された第４スイッチング素子と、
前記第１中間ノードと前記第２中間ノードとの間に接続された第１インダクタとを含み、
前記第２の昇降圧コンバータは、
前記第１電源ノードと第３中間ノードとの間に接続された第５スイッチング素子と、
前記第３中間ノードと前記接地ノードとの間に接続された第６スイッチング素子と、
前記第２電源ノードと第４中間ノードとの間に接続された第７スイッチング素子と、
前記第４中間ノードと前記接地ノードとの間に接続された第８スイッチング素子と、
前記第３中間ノードと前記第４中間ノードとの間に接続された第２インダクタと、
前記第１〜第８スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子に導通故障が発生した場合に、前記第２、第６スイッチング素子をオフ状態とし、前記第５スイッチング素子をオン状態とし、前記第２電源ノードの電圧が前記第１電源ノードの電圧以上となるように、前記第３、第４、第７、第８スイッチング素子のスイッチング制御を行なう、電源システム。
【請求項５】
前記制御回路は、前記第１スイッチング素子に導通故障が発生した場合に、故障が発生したことを報知する、請求項４に記載の電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇降圧コンバータおよび電源システムに関し、特にスイッチング素子に故障が発生した時の動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１１−１２６４３１号公報（特許文献１）には、２つの蓄電池を備えた電源装置が開示される。この電源装置は、鉛蓄電池に対して電気的に並列接続されたリチウム蓄電池と、鉛蓄電池とリチウム蓄電池との間に電気接続され、通電及び遮断を切り替えるＭＯＳ−ＦＥＴ（開閉手段）と、ＭＯＳ−ＦＥＴに対して並列接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、を備える。この電源装置は、回生発電によりリチウム蓄電池を充電する時には、ＭＯＳ−ＦＥＴを通電作動させ、リチウム蓄電池から放電する時には、リチウム蓄電池から放電される電力をＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧させて鉛蓄電池の側へ供給させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２６４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２０１１−１２６４３１号公報に開示された構成のように、近年は従来の鉛蓄電池に加えてリチウム蓄電池を並列に接続して使用することが提案されている。２つのバッテリの電圧は概ね等しく管理されるが、充放電が行なえるようにするため、バッテリの間の電力変換には双方向昇降圧コンバータを用いることが望ましい。
【０００５】
双方向昇降圧コンバータが、２つの電池の間に接続され、一方電池に大きな負荷装置および発電機が接続され、他方電池に定電圧負荷が接続されている構成はしばしば見られる。大きな負荷装置の起動時などに一方電池が電圧低下しても、間に双方向昇降圧コンバータがあるので、他方電池は電圧降下が少なくて済むので定電圧負荷は安定して作動する。
【０００６】
しかし、双方向昇降圧コンバータが故障すると、双方向昇降圧コンバータを停止してしまうことが一般的である。双方向昇降圧コンバータが停止すると、他方電池がそのうちにバッテリ上がりを起こしてしまい、定電圧負荷が停止してしまう。双方向昇降圧コンバータが故障しても、必ずしも停止させなくても良い場合があり、その場合には負荷を止めないほうがユーザにとって便利であり、バッテリ上がりも予防できる。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、故障発生時にも負荷の動作時間を延ばせる可能性が高まった昇降圧コンバータおよび電源システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、昇降圧コンバータに関する。昇降圧コンバータは、第１電池と第２電池の間に接続される。昇降圧コンバータは、第１電池の電圧を受ける第１電源ノードと第１中間ノードとの間に接続された第１スイッチング素子と、第１中間ノードと接地ノードとの間に接続された第２スイッチング素子と、第２電池の電圧を受ける第２電源ノードと第２中間ノードとの間に接続された第３スイッチング素子と、第２中間ノードと接地ノードとの間に接続された第４スイッチング素子と、第１中間ノードと第２中間ノードとの間に接続された第１インダクタと、第１〜第４スイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路とを備える。
【０００９】
制御回路は、第１スイッチング素子に導通故障が発生した場合に、第２スイッチング素子をオフ状態とし、第２電源ノードの電圧が第１電源ノードの電圧以上となるように、第３、第４スイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の昇降圧コンバータおよび電源システムによれば、故障発生時にも負荷の動作時間を延ばせる可能性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電源システムの全体構成を示す図である。
【図２】図１のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の構成を示す回路図である。
【図３】通常動作時におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の制御状態を説明するための図である。
【図４】スイッチング素子Ｑ１のショート故障が発生した場合に、制御回路２０が実行する制御を説明するための図である。
【図５】スイッチング素子Ｑ３のショート故障が発生した場合に、制御回路２０が実行する制御を説明するための図である。
【図６】制御回路２０が実行する制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態４に係るマルチフェーズコンバータ構成のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１３】
［電源システムの全体構成］
図１は、電源システムの全体構成を示す図である。図１を参照して、電源システム１は、鉛バッテリ２と、モーター３と、発電機４と、一般負荷５と、定電圧負荷６と、リチウムイオンバッテリ７と、マイコン８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０とを含む。鉛バッテリ２は、発電機４に接続される。
【００１４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７との間の双方向の電圧変換を行なう昇降圧コンバータである。鉛バッテリ２の正電極は、電源線ＰＬ１によってＤＣ／ＤＣコンバータ１０の一方の電源ノードＰＮ１に接続される。リチウムイオンバッテリ７の正電極は、電源線ＰＬ２によってＤＣ／ＤＣコンバータ１０の他方の電源ノードＰＮ２に接続される。鉛バッテリ２の負電極およびリチウムイオンバッテリ７の負電極は、接地ノードＧＮＤに接続される。
【００１５】
モーター３と、発電機４とは、電源線ＰＬ１に接続される。定電圧負荷６は、電源線ＰＬ２に接続される。
【００１６】
鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７は、双方ともたとえば８Ｖ〜１６Ｖ程度の電圧になるようにマイコン８によって管理されている。電圧は８Ｖ〜１６Ｖボルトに限定されないが、鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７は、少なくとも使用電圧範囲に重なる部分がある。なお、２つのバッテリも鉛バッテリやリチウムイオンバッテリに限定されず、他の種類のものであっても良く、使用電圧範囲に重なる部分がある２つのバッテリであればよい。
【００１７】
モーター３は、消費電力の大きい一般負荷の例であり、発電機４は、バッテリを充電する発電機であり、例えば車両などでは、オルタネータなどに該当するが、他の用途では他の発電装置が接続される場合も考えられる。電源線ＰＬ１の電源電圧は、一般負荷の電力消費により電圧降下が発生したり、発電機の発電電力によって電圧上昇が発生したりするため変動幅が大きい。
【００１８】
定電圧負荷６は、一般負荷５よりも電源電圧の変動の許容幅が小さい。したがって、電源線ＰＬ２の電圧変動はＤＣ／ＤＣコンバータ１０によって小さく抑えられている。
【００１９】
［実施の形態１］
図２は、図１のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の構成を示す回路図である。図２を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電源ノードＰＮ１と接地ノードＧＮＤとの間に接続されたキャパシタＣ１と、電源ノードＰＮ２と接地ノードＧＮＤとの間に接続されたキャパシタＣ２と、昇降圧コンバータ１１と、昇降圧コンバータ１１を制御する制御回路２０とを含む。電源ノードＰＮ１は、鉛バッテリ２の電圧を受ける。電源ノードＰＮ２は、リチウムイオンバッテリ７の電圧を受ける。
【００２０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７との間に接続される。昇降圧コンバータ１１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、インダクタＬ１とを含む。
【００２１】
スイッチング素子Ｑ１は、電源ノードＰＮ１と中間ノードＮ１との間に接続される。スイッチング素子Ｑ２は、中間ノードＮ１と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。スイッチング素子Ｑ３は、電源ノードＰＮ２と中間ノードＮ２との間に接続される。スイッチング素子Ｑ４は、中間ノードＮ２と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。インダクタＬ１は、中間ノードＮ１と中間ノードＮ２との間に接続される。ダイオードＤ１〜Ｄ４は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４がＭＯＳＦＥＴなどの場合、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードで構成されてもよい。
【００２２】
図３は、通常動作時におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の制御状態を説明するための図である。図２に示したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が図３のように動作することによって、双方向及び昇降圧の電力変換を行うことができる。なお、図３において、「ＳＷ」はオンとオフを繰り返すスイッチング動作を示し、「ＳＲ」は電圧の変化に同期して整流を行なう動作を示す。
【００２３】
このような動作を行なうＤＣ／ＤＣコンバータ１０において、制御回路２０は、スイッチング素子Ｑ１及びＱ３のショート故障を検知するように構成される。ショート故障は、スイッチング素子に流れる電流やスイッチング素子の両端の電圧を監視することによって検出することができる。制御回路２０は、スイッチング素子にショート故障が発生した場合、可能な場合には、定電圧負荷６の動作を維持するとともに、リチウムイオンバッテリ７のバッテリ上がりを防ぐ。
【００２４】
制御回路２０は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御するゲート信号Ｓ１〜Ｓ４を出力する。制御回路２０は、電流または電圧を検出することによって、スイッチング素子Ｑ１およびＱ３のショート故障検出機能を有する。
【００２５】
制御回路２０は、発電機４が接続されているレグ側のスイッチング素子Ｑ１がショート故障した場合は、発電機４が接続されていない電源線ＰＬ２の電圧が電源線ＰＬ１の電圧より高いか等しくなるように、コンバータを制御する。すなわち、制御回路２０は、スイッチング素子Ｑ１に導通故障が発生した場合に、スイッチング素子Ｑ２をオフ状態とし、電源ノードＰＮ２の電圧が電源ノードＰＮ１の電圧以上となるように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のスイッチング制御を行なう。
【００２６】
発電機４が接続されている電源線ＰＬ１側のスイッチング素子Ｑ１がショート故障した場合は、２つのバッテリ系統電圧の高低によっては、ショート故障していないスイッチング素子Ｑ３のボディダイオードが導通してしまう。
【００２７】
発電機４側の電源線ＰＬ１は電圧変動が大きく、特に同じ側にモーター３（スターター）があるとこれが電圧低下を引き起こす。電源線ＰＬ２側の定電圧負荷６は、電圧の低下でリセットされる可能性がある。
【００２８】
電源線ＰＬ２の電圧を電源線ＰＬ１の電圧よりも高くすることによって、ボディダイオードＤ３に逆方向電圧がかかるので、電源線ＰＬ２と電源線ＰＬ１との間が導通することが防がれ、定電圧負荷６への電圧変動を抑制することができる。
【００２９】
図４は、スイッチング素子Ｑ１のショート故障が発生した場合に、制御回路２０が実行する制御を説明するための図である。スイッチング素子Ｑ１のショート故障が発生した場合、制御回路２０は、図４に示す電力変換動作を行なうように制御信号Ｓ１〜Ｓ４を制御する。すなわちリチウムイオンバッテリの電圧が鉛バッテリの電圧以上となるように昇降圧コンバータ１１を動作させる。
【００３０】
スイッチング素子Ｑ１がショートした場合、その素子はショート状態しかとれないため図３に示した双方向昇降圧コンバータは動作ができなくなる。
【００３１】
故障時の通常の対応としては、すべてのスイッチング素子をオフして停止することが考えられるが、スイッチング素子Ｑ３をオフしたとしても、通常用いられるＦＥＴはボディダイオードＤ３があるため、２つのバッテリの電位差により電源ノードＰＮ２と中間ノードＮ２との間が導通状態となったり、非導通状態となったりして、電圧が安定しない。
【００３２】
スイッチング素子Ｑ１がショートした場合、その素子は故障によってスイッチングできない。またスイッチング素子Ｑ２をオンさせると、バッテリ系統とグラウンドが短絡することになるため、スイッチング素子Ｑ２もスイッチングさせることはできない。
【００３３】
そこで、制御回路２０は、昇降圧コンバータ１１の動作を図４で示した電力変換動作に制限する。
【００３４】
電源線ＰＬ１は発電機４があるため電圧変動が大きく、特に同じ電源線ＰＬ１にモーター３（スターター）があるとこれが電圧低下を引き起こす。電源線ＰＬ２に接続されている定電圧負荷６は、電圧の低下でリセットされる可能性がある。
【００３５】
そこで、前述のようにリチウムイオンバッテリ側の電圧を高くすると、ボディダイオードＤ３の導通を防ぎ、定電圧負荷６への電圧変動を抑制することができる。
【００３６】
なおそれでもボディダイオードが導通するような状況となる場合（鉛バッテリ電圧＞リチウムイオンバッテリ電圧）は、制御回路２０は、スイッチング素子Ｑ３をオン（導通モード）とする。これにより、スイッチング素子Ｑ３をオンしない場合に比べ、導通損失を低減することができる。
【００３７】
なお、２つのバッテリの電圧がほぼ等しい場合には、スイッチング素子Ｑ２はオフとし、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を両方ショート状態にする。すなわち、２つのバッテリの電圧差の大きさがある判定値よりも小さい場合、スイッチング素子Ｑ３をオン状態、スイッチング素子Ｑ４をオフ状態に制御しても良い。
【００３８】
実施の形態１に係る昇降圧コンバータによれば、スイッチング素子Ｑ１の故障に対して、故障した素子の交換までの間、故障の影響を受けないようにシステムを動作させることができる。また、追加の素子を必要としないため、コスト的にもメリットがある。
【００３９】
［実施の形態２］
実施の形態１では、スイッチング素子Ｑ１がショート故障した場合に電圧変換動作を変更する例を示した。実施の形態２では、制御回路２０は、スイッチング素子Ｑ１ではなくスイッチング素子Ｑ３がショートした場合は、リチウムイオンバッテリの電圧が鉛バッテリの電圧以下となるように昇降圧コンバータ１１を動作させる。
【００４０】
図５は、スイッチング素子Ｑ３のショート故障が発生した場合に、制御回路２０が実行する制御を説明するための図である。スイッチング素子Ｑ３のショート故障が発生した場合、制御回路２０は、図５に示す電力変換動作を行なうように制御信号Ｓ１〜Ｓ４を制御する。すなわち、リチウムイオンバッテリの電圧が鉛バッテリの電圧以下となるように昇降圧コンバータ１１を動作させる。
【００４１】
電源線ＰＬ１の電圧が中間ノードＮ１の電圧よりも低下すると、スイッチング素子Ｑ１のボディダイオードＤ１により、電源線ＰＬ１と中間ノードＮ１の間が導通する。そのため電源ノードＰＮ２の電圧を下げて中間ノードＮ１の電圧を電源ノードＰＮ１の電圧よりも低くすると、電源線ＰＬ１の電圧が変動してもボディダイオードＤ１が導通する頻度が低くなる。
【００４２】
なお、スイッチング素子Ｑ３がショート故障した場合、モーター３（スターター）による電源線ＰＬ１の電圧低下まで補うことは難しいが、モーター３が動作するのはたとえばエンジン始動時であり、影響は限定的である。
【００４３】
したがって、実施の形態２に係る昇降圧コンバータは、スイッチング素子Ｑ３の故障が起きても、故障した素子の交換までの間、電源線ＰＬ２の電圧を比較的安定にすることができる。
【００４４】
［実施の形態３］
実施の形態３では、制御回路２０は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせた制御を実行する。
【００４５】
図６は、制御回路２０が実行する制御を説明するためのフローチャートである。図２、図６を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、まずステップＳＴ１において、制御回路２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に故障が発生しているか否かを判断する。ステップＳＴ１において故障が発生していない場合は（ＳＴ１でＮＯ）、制御回路２０は、引き続き故障の監視を実行する。
【００４６】
ステップＳＴ１において故障が発生したと判断された場合には（ＳＴ１でＹＥＳ）、制御回路２０は、ステップＳＴ２に処理を進め、発生した故障がスイッチング素子Ｑ１のショート故障であるか否かを判断する。スイッチング素子Ｑ１のショート故障は、図示しないが、電流センサや電圧センサによって、スイッチング素子の電流や電圧を監視することにより検出することができる。
【００４７】
ステップＳＴ２において故障がスイッチング素子Ｑ１のショート故障であると判断された場合には（ＳＴ２でＹＥＳ）、制御回路２０は、ステップＳＴ３においてスイッチング素子Ｑ２がＯＦＦ状態になるように信号Ｓ２を設定する。その後ステップＳＴ４において、制御回路２０は、ＶＬｉ≧ＶＰｂとなるように信号Ｓ３，Ｓ４を制御する。なお、リチウムイオンバッテリ７の電圧をＶＬｉと示し、鉛バッテリ２の電圧をＶＰｂと示す。
【００４８】
このように制御することによって鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７は、ダイオードＤ３によって電圧が分離された状態となる。したがって、定電圧負荷６がほとんどの場合安定して動作を継続することが可能である。
【００４９】
なおこの場合、制御回路２０がステップＳＴ５においてユーザに警告を報知することが好ましい。
【００５０】
ステップＳＴ２において、故障がスイッチング素子Ｑ１のショート故障であると判断されなかった場合には（ＳＴ２でＮＯ）、制御回路２０は、ステップＳＴ６に処理を進め、発生した故障がスイッチング素子Ｑ３のショート故障であるか否かを判断する。
【００５１】
ステップＳＴ６において故障がスイッチング素子Ｑ３のショート故障であると判断された場合には（ＳＴ６でＹＥＳ）、制御回路２０は、ステップＳＴ７においてスイッチング素子Ｑ４がＯＦＦ状態になるように信号Ｓ４を設定する。その後ステップＳＴ８において、制御回路２０は、ＶＬｉ≦ＶＰｂとなるように信号Ｓ１，Ｓ２を制御する。
【００５２】
このように制御することによって鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７は、ダイオードＤ１によって電圧が分離された状態となる。なお、この場合モーター３（スターター）による電圧低下まで補うことは難しいが、モーター３が動作するのはたとえばエンジン始動時であり、影響は限定的である。したがって、スイッチング素子Ｑ３の故障が起きても、電源線ＰＬ２の電圧を比較的安定にすることができ、定電圧負荷６がほとんどの場合安定して動作を継続することが可能である。
【００５３】
なおこの場合、制御回路２０がステップＳＴ９においてユーザに警告を報知することが好ましい。
【００５４】
一方、ステップＳＴ６において故障がスイッチング素子Ｑ３のショート故障でないと判断された場合には（ＳＴ６でＮＯ）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を停止するほうが良い。このため、制御回路２０は、ステップＳＴ１０においてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が全てＯＦＦ状態になるように信号Ｓ１〜Ｓ４を設定する。そして、ステップＳＴ１１において、制御回路２０は、ランプやブザー音などによって故障の発生をユーザに報知する。
【００５５】
ステップＳＴ５、ＳＴ９、ＳＴ１１のいずれかの処理の後には、ステップＳＴ１２においてこのフローチャートの処理は終了する。
【００５６】
実施の形態３に係る昇降圧コンバータは、スイッチング素子Ｑ１またはＱ３の故障に対して、故障した素子の交換までの間、故障の影響を受けないようにシステムを動作させることができる。また、追加の素子を必要としないため、コスト的にもメリットがある。
【００５７】
［実施の形態４］
実施の形態４では、実施の形態１〜３で説明した双方向昇降圧コンバータを２つ以上並列接続したマルチフェーズコンバータ構成にする場合を説明する。マルチフェーズコンバータの場合、並列接続されているため、一つのフェーズのショート故障が他のフェーズにも影響する。そこで、実施の形態４では、あるフェーズのハイサイドスイッチング素子がショートしたら、他のフェーズのハイサイドスイッチング素子もショートしたフェーズと同じ電力変換動作をさせる。
【００５８】
図７は、実施の形態４に係るマルチフェーズコンバータ構成のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の構成を示す図である。実施の形態４の電源システムは、図１の構成においてＤＣ／ＤＣコンバータ１０に代えてＤＣ／ＤＣコンバータ３０を備える。図７を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７との間に接続される昇降圧コンバータ１１と、昇降圧コンバータ１１と並列に、鉛バッテリ２とリチウムイオンバッテリ７との間に接続される昇降圧コンバータ１２と、制御回路２１とを備える。
【００５９】
昇降圧コンバータ１１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ４と、インダクタＬ１とを含む。昇降圧コンバータ１１の内部構成は、図２と同様であるので、説明は繰り返さない。
【００６０】
昇降圧コンバータ１２は、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８と、ダイオードＤ５〜Ｄ８と、インダクタＬ２とを含む。
【００６１】
スイッチング素子Ｑ５は、電源ノードＰＮ１と中間ノードＮ３との間に接続される。スイッチング素子Ｑ６は、中間ノードＮ３と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。スイッチング素子Ｑ７は、電源ノードＰＮ２と中間ノードＮ４との間に接続される。スイッチング素子Ｑ８は、中間ノードＮ４と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。インダクタＬ２は、中間ノードＮ３と中間ノードＮ４との間に接続される。ダイオードＤ５〜Ｄ８は、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８がＭＯＳＦＥＴなどの場合、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードで構成されてもよい。
【００６２】
制御回路２１は、スイッチング素子Ｑ１に導通故障が発生した場合に図４に示す電力変換動作を行なうように制御信号Ｓ１〜Ｓ４を制御する。すなわちリチウムイオンバッテリの電圧が鉛バッテリの電圧以上となるように昇降圧コンバータを動作させる。
【００６３】
制御回路２１は、スイッチング素子Ｑ１に導通故障が発生した場合には、さらに、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８に対しても、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４とそれぞれ同様な制御が実行される。すなわち、スイッチング素子Ｑ５をオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ６をオフ状態に固定し、スイッチング素子Ｑ７、Ｑ８に関しては、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ同様な制御が行なわれる。ただし、マルチフェーズ構成であるので、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８とのスイッチングの位相差は、そのまま保たれる。
【００６４】
また、制御回路２１は、スイッチング素子Ｑ３に導通故障が発生した場合に図５に示す電力変換動作を行なうように制御信号Ｓ１〜Ｓ４を制御する。すなわちリチウムイオンバッテリの電圧が鉛バッテリの電圧以下となるように昇降圧コンバータを動作させる。
【００６５】
制御回路２１は、スイッチング素子Ｑ３に導通故障が発生した場合には、さらに、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８に対しても、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４とそれぞれ同様な制御が実行される。すなわち、スイッチング素子Ｑ７をオン状態に固定し、スイッチング素子Ｑ８をオフ状態に固定し、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６に関しては、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２とそれぞれ同様な制御が行なわれる。ただし、マルチフェーズ構成であるので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６とのスイッチングの位相差は、そのまま保たれる。
【００６６】
これにより、マルチフェーズのコンバータの場合でも実施の形態１〜３と同様の効果が得られる。すなわち、ハイサイドスイッチ素子の故障に対して、故障した素子の交換までの間、双方向昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を継続することができる。また、追加の素子を必要としないため、コスト的にもメリットがある。
【００６７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１  電源システム、２  鉛バッテリ、３  モーター、４  発電機、５  一般負荷、６  定電圧負荷、７  リチウムイオンバッテリ、８  マイコン、１０，３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１１，１２  昇降圧コンバータ、２０，２１  制御回路、Ｃ１，Ｃ２  キャパシタ、ＧＮＤ  接地ノード、Ｌ１，Ｌ２  インダクタ、Ｎ１〜Ｎ４  中間ノード、ＰＬ１，ＰＬ２  電源線、ＰＮ１，ＰＮ２  電源ノード、Ｑ１〜Ｑ８  スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ８  ダイオード。
【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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