(57)【要約】【課題】平滑コンデンサの残留電荷を利用して効率よく補機バッテリに充電することができるＤＣ／ＤＣコンバータおよびその制御方法を提供する。【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂとの間から引き出された接続部１３ｃを有する一次側コイル１３と、接続部１３ｃと負側入力端子１２との間を接続／遮断するスイッチ１４と、を含む一次側回路１０と、一次側コイル１３との間でトランス３０を構成し、補機バッテリ１０３に接続される二次側コイル２１を含む二次側回路２０と、スイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング制御部４０とを備える。スイッチング制御部４０が、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、平滑コンデンサ１０６の電圧値を監視し、平滑コンデンサ１０６の電圧値が補機バッテリ１０３に充電可能な電圧値となる電圧範囲でスイッチ１４をＯＦＦからＯＮに切替える。【選択図】図１
2018088764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１巻線部と第２巻線部からなり、かつ、前記第１巻線部と前記第２巻線部との間から引き出された接続部を有する一次側コイルと、
直流電力が入力される正側入力端子および負側入力端子と、
ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端との接続を遮断する第１スイッチング素子と、
前記一次側コイルの一端と前記第１スイッチング素子との間の第１接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第２スイッチング素子と、
ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端との接続を遮断する第３スイッチング素子と、
前記一次側コイルの他端と前記第３スイッチング素子との間の第２接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第４スイッチング素子と、
ＯＮ状態で前記接続部と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記接続部と前記負側入力端子との接続を遮断するスイッチと、を含む一次側回路と、
前記一次側コイルとの間を絶縁し、かつ、磁気的に結合してトランスを構成し、充放電可能な二次電池に接続される二次側コイルを含む二次側回路と、
前記第１〜前記第４スイッチング素子および前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備え、
前記正側入力端子と前記負側入力端子とを接続するように外部にコンデンサが設けられており、
前記制御部は、
車両のイグニッションスイッチのＯＮまたはＯＦＦを示すイグニッション信号に基づいて前記イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、前記コンデンサの電圧値を監視し、前記コンデンサの電圧値が前記二次電池に充電可能な電圧値となる電圧範囲で前記スイッチをＯＦＦからＯＮに切替えると共に、前記第２および前記第４スイッチング素子をＯＦＦ状態にし、かつ、前記第１および前記第３スイッチング素子を交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御を行う
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。
【請求項２】
第１巻線部と第２巻線部からなり、かつ、前記第１巻線部と前記第２巻線部との間から引き出された接続部を有する一次側コイルと、
直流電力が入力される正側入力端子および負側入力端子と、
ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端との接続を遮断する第１スイッチング素子と、
前記一次側コイルの一端と前記第１スイッチング素子との間の第１接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第２スイッチング素子と、
ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端との接続を遮断する第３スイッチング素子と、
前記一次側コイルの他端と前記第３スイッチング素子との間の第２接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第４スイッチング素子と、
ＯＮ状態で前記接続部と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記接続部と前記負側入力端子との接続を遮断するスイッチと、を含む一次側回路と、
前記一次側コイルとの間を絶縁し、かつ、磁気的に結合してトランスを構成し、充放電可能な二次電池に接続される二次側コイルを含む二次側回路と、
前記第１〜前記第４スイッチング素子および前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備え、
前記正側入力端子と前記負側入力端子とを接続するように外部にコンデンサが設けられているＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、
車両のイグニッションスイッチのＯＮまたはＯＦＦを示すイグニッション信号に基づいて前記イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、前記コンデンサの電圧値を監視し、前記コンデンサの電圧値が前記二次電池に充電可能な電圧値となる電圧範囲で前記スイッチをＯＦＦからＯＮに切替えると共に、前記第２および前記第４スイッチング素子をＯＦＦ状態にし、かつ、前記第１および前記第３スイッチング素子を交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御する
ことを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）などの車両には、走行用のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）に電力を供給する高電圧バッテリと、ヘッドライトやパワーウィンドウモータなどの補機に電力を供給する補機バッテリとを備えるものがある。補機バッテリは、高電圧バッテリからＤＣ／ＤＣコンバータを介して充電される。高電圧バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータとの間には、高電圧バッテリの接続／遮断による急激な電圧変動から電源回路や電力線を保護するために平滑コンデンサが設けられている。
【０００３】
平滑コンデンサは、車両走行後にイグニッションスイッチがＯＦＦになっても、しばらくの間は高電圧の電荷が残留しており、車両のメンテナンスに支障がでる可能性があることから残留電荷を放電させることが好ましい。そこで、例えば、平滑コンデンサの残留電荷を放電用抵抗器を通して放電させたり、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して補機バッテリの充電に利用している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２４９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、平滑コンデンサの電圧が安全な電圧（例えば６０Ｖ）に低下するまでＤＣ／ＤＣコンバータを動作させて補機バッテリを充電する場合、平滑コンデンサの電圧が低下してくると補機バッテリに十分な電圧で充電することができず、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、平滑コンデンサの残留電荷を利用して効率よく補機バッテリに充電することができるＤＣ／ＤＣコンバータおよびその制御方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、第１巻線部と第２巻線部からなり、かつ、前記第１巻線部と前記第２巻線部との間から引き出された接続部を有する一次側コイルと、直流電力が入力される正側入力端子および負側入力端子と、ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端との接続を遮断する第１スイッチング素子と、前記一次側コイルの一端と前記第１スイッチング素子との間の第１接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第２スイッチング素子と、ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端との接続を遮断する第３スイッチング素子と、前記一次側コイルの他端と前記第３スイッチング素子との間の第２接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第４スイッチング素子と、ＯＮ状態で前記接続部と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記接続部と前記負側入力端子との接続を遮断するスイッチと、を含む一次側回路と、前記一次側コイルとの間を絶縁し、かつ、磁気的に結合してトランスを構成し、充放電可能な二次電池に接続される二次側コイルを含む二次側回路と、前記第１〜前記第４スイッチング素子および前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備え、前記正側入力端子と前記負側入力端子とを接続するように外部にコンデンサが設けられており、前記制御部は、車両のイグニッションスイッチのＯＮまたはＯＦＦを示すイグニッション信号に基づいて前記イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、前記コンデンサの電圧値を監視し、前記コンデンサの電圧値が前記二次電池に充電可能な電圧値となる電圧範囲で前記スイッチをＯＦＦからＯＮに切替えると共に、前記第２および前記第４スイッチング素子をＯＦＦ状態にし、かつ、前記第１および前記第３スイッチング素子を交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法は、第１巻線部と第２巻線部からなり、かつ、前記第１巻線部と前記第２巻線部との間から引き出された接続部を有する一次側コイルと、直流電力が入力される正側入力端子および負側入力端子と、ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの一端との接続を遮断する第１スイッチング素子と、前記一次側コイルの一端と前記第１スイッチング素子との間の第１接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第１接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第２スイッチング素子と、ＯＮ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端とを接続し、ＯＦＦ状態で前記正側入力端子と前記一次側コイルの他端との接続を遮断する第３スイッチング素子と、前記一次側コイルの他端と前記第３スイッチング素子との間の第２接続点と、前記負側入力端子と、の間に配置され、ＯＮ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記第２接続点と前記負側入力端子との接続を遮断する第４スイッチング素子と、ＯＮ状態で前記接続部と前記負側入力端子とを接続し、ＯＦＦ状態で前記接続部と前記負側入力端子との接続を遮断するスイッチと、を含む一次側回路と、前記一次側コイルとの間を絶縁し、かつ、磁気的に結合してトランスを構成し、充放電可能な二次電池に接続される二次側コイルを含む二次側回路と、前記第１〜前記第４スイッチング素子および前記スイッチのＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部と、を備え、前記正側入力端子と前記負側入力端子とを接続するように外部にコンデンサが設けられているＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、車両のイグニッションスイッチのＯＮまたはＯＦＦを示すイグニッション信号に基づいて前記イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、前記コンデンサの電圧値を監視し、前記コンデンサの電圧値が前記二次電池に充電可能な電圧値となる電圧範囲で前記スイッチをＯＦＦからＯＮに切替えると共に、前記第２および前記第４スイッチング素子をＯＦＦ状態にし、かつ、前記第１および前記第３スイッチング素子を交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータおよびその制御方法によれば、平滑コンデンサの残留電荷を利用して効率よく補機バッテリに充電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータが搭載されたモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの一次側回路の電流の流れを示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの一次側回路の電流の流れを示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係るＤＣ／ＤＣコンバータおよびその制御方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、いわゆる当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施形態における構成要素は、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。
【００１２】
［実施形態］
本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータおよびその制御方法について説明する。図１は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの概略構成を示すブロック図である。図２は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータが搭載されたモータ駆動システムの概略構成を示すブロック図である。図３は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの一次側回路の電流の流れを示す図である。図４は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの一次側回路の電流の流れを示す図である。図５は、実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータの動作を示すフローチャートである。なお、図３は、スイッチ１４がＯＦＦ状態のときの一次側回路の電流の流れを示し、図４は、スイッチ１４がＯＮ状態のときの一次側回路の電流の流れを示す。
【００１３】
本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１は、図２に示すように、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）などの車両に搭載されるモータ駆動システム１００に適用され、入力された直流電力を所定の電圧に変換して出力する直流電圧変換器である。
【００１４】
ここでまず、図２を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が適用されるモータ駆動システム１００について説明する。
【００１５】
モータ駆動システム１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、高電圧バッテリ１０１と、システムメインリレー１０２と、補機バッテリ１０３と、補機１０４と、電圧センサ１０５と、平滑コンデンサ１０６，１０７と、昇圧コンバータ１０８と、インバータ１０９と、モータ・ジェネレータ１１０と、コントローラ１１１とを含んで構成される。
【００１６】
高電圧バッテリ１０１は、充放電可能な高電圧の二次電池であって、例えば、約２００Ｖ〜約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池などで構成される。高電圧バッテリ１０１は、システムメインリレー１０２を介して並列にＤＣ／ＤＣコンバータ１、昇圧コンバータ１０８に接続されている。
【００１７】
システムメインリレー（ＳＭＲ）１０２は、高電圧バッテリ１０１とＤＣ／ＤＣコンバータ１、昇圧コンバータ１０８とを接続または遮断する電磁リレーである。システムメインリレー１０２は、コントローラ１１１からの制御信号１１１ａに応じて、高電圧バッテリ１０１とＤＣ／ＤＣコンバータ１、昇圧コンバータ１０８との接続または遮断を行う。制御信号１１１ａには、システムメインリレー１０２のＯＮかＯＦＦか、すなわち接続か遮断かを示す制御信号が含まれる。
【００１８】
補機バッテリ１０３は、充放電可能な低電圧の二次電池であって、例えば、約１２Ｖ〜約１４Ｖの端子電圧を有する鉛蓄電池などで構成される。補機バッテリ１０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、補機１０４に接続されている。補機バッテリ１０３は、高電圧バッテリ１０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１により降圧された直流電力が入力される。また、補機バッテリ１０３は、補機１０４に直流電力を出力する。
【００１９】
補機１０４は、例えば、ヘッドライトやパワーウィンドウモータ、ＡＶ機器、車室内の照明装置、ドアロックユニットなどの電力消費機器である。
【００２０】
平滑コンデンサ１０６，１０７は、いずれも静電容量が大きな電解コンデンサなどで構成される。平滑コンデンサ１０６，１０７は、高電圧バッテリ１０１に対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１、昇圧コンバータ１０８と並列に接続される。平滑コンデンサ１０６は、高電圧バッテリ１０１から出力される直流電力の電圧を平滑して昇圧コンバータ１０８に出力する。平滑コンデンサ１０７は、昇圧コンバータ１０８から出力される直流電力の電圧を平滑してインバータ１０９に出力する。
【００２１】
電圧センサ１０５は、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨを検出し、検出結果をコントローラ１１１に出力する。ここでいう平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の正側入力端子１１と負側入力端子１２との間の電圧値を意味する。
【００２２】
昇圧コンバータ１０８は、高電圧バッテリ１０１から出力される直流電力を昇圧して、インバータ１０９に出力する。
【００２３】
インバータ１０９は、昇圧コンバータ１０８から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ・ジェネレータ１１０に出力する。
【００２４】
モータ・ジェネレータ（ＭＧ）１１０は、インバータ１０９から出力される交流電力により回転駆動する電動機である。モータ・ジェネレータ１１０が回転駆動することで、車両が走行する。
【００２５】
コントローラ１１１は、モータ駆動システム１００の各構成要素の動作を全体的に制御する。コントローラ１１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを含むマイクロコンピュータを主要部品として有する。コントローラ１１１は、システムメインリレー１０２に制御信号１１１ａを出力し、システムメインリレー１０２の接続または遮断を制御する。また、コントローラ１１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に制御信号１１１ｂを出力し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１を制御する。さらに、コントローラ１１１は、電圧センサ１０５に接続し、電圧センサ１０５で検出された平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨを入力する。制御信号１１１ｂには、コントローラ１１１に入力されるイグニッション信号（ＩＧ）や電圧センサ１０５から入力される平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが含まれる。イグニッション信号は、不図示の車両のイグニッションスイッチのＯＮまたはＯＦＦを示す信号である。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、高電圧バッテリ１０１から出力される高電圧の直流電力を約１２Ｖ〜約１４Ｖ程度の低電圧に降圧して、補機バッテリ１０３側に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、図１に示すように、一次側回路１０と、二次側回路２０と、トランス３０とを含んで構成される。
【００２７】
一次側回路１０は、正側入力端子１１と、負側入力端子１２と、４つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４と、一次側コイル１３と、スイッチ１４とを含んで構成される。
【００２８】
正側入力端子（ＨＶ＋）１１および負側入力端子（ＨＶ−）１２は、高電圧バッテリ１０１からシステムメインリレー１０２を介して直流電力が入力される。正側入力端子１１と負側入力端子１２とを接続するように平滑コンデンサ１０６が設けられている。
【００２９】
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、ｎチャネルのＭＯＳ−ＦＥＴなどの電界効果トランジスタで構成される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、図１に示すように、ブリッジ接続されている。
【００３０】
スイッチング素子Ｑ１は、第１スイッチング素子であり、ドレイン側が正側入力端子１１に接続され、ソース側が第１接続点ａを介して一次側コイル１３の一端に接続され、ゲート側がスイッチング制御部４０に接続されている。第１接続点ａは、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との間に設けられ、一次側コイル１３の一端に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、ＯＮ状態で正側入力端子１１と一次側コイル１３の一端とを接続し、ＯＦＦ状態で正側入力端子１１と一次側コイル１３の一端との接続を遮断する。
【００３１】
スイッチング素子Ｑ２は、第２スイッチング素子であり、ドレイン側が第１接続点ａを介して一次側コイル１３に接続され、ソース側が負側入力端子１２に接続され、ゲート側がスイッチング制御部４０に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、一次側コイル１３の一端とスイッチング素子Ｑ１との間の第１接続点ａと、負側入力端子１２と、の間に配置され、ＯＮ状態で第１接続点ａと負側入力端子１２とを接続し、ＯＦＦ状態で第１接続点ａと負側入力端子１２との接続を遮断する。
【００３２】
スイッチング素子Ｑ３は、第３スイッチング素子であり、ドレイン側が正側入力端子１１に接続され、ソース側が第２接続点ｂを介して一次側コイル１３の他端に接続され、ゲート側がスイッチング制御部４０に接続されている。第２接続点ｂは、直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との間に設けられ、一次側コイル１３の他端に接続されている。スイッチング素子Ｑ３は、ＯＮ状態で正側入力端子１１と一次側コイル１３の他端とを接続し、ＯＦＦ状態で正側入力端子１１と一次側コイル１３の他端との接続を遮断する。
【００３３】
スイッチング素子Ｑ４は、第４スイッチング素子であり、ドレイン側が第２接続点ｂを介して一次側コイル１３に接続され、ソース側が負側入力端子１２に接続され、ゲート側がスイッチング制御部４０に接続されている。スイッチング素子Ｑ４は、一次側コイル１３の他端とスイッチング素子Ｑ３との間の第２接続点ｂと、負側入力端子１２と、の間に配置され、ＯＮ状態で第２接続点ｂと負側入力端子１２とを接続し、ＯＦＦ状態で第２接続点ｂと負側入力端子１２との接続を遮断する。
【００３４】
一次側コイル１３は、第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂとからなり、かつ、第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂとの間から引き出された接続部１３ｃを有する。第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂは、直列接続されている。第１巻線部１３ａの一端すなわち一次側コイル１３の一端は第１接続点ａに接続され、第１巻線部１３ａの他端は第２巻線部１３ｂの一端に接続されている。第２巻線部１３ｂの他端すなわち一次側コイル１３の他端は、第２接続点ｂに接続されている。本実施形態では、第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂとは、同じ巻線数である。接続部１３ｃは、一次側コイル１３の巻線の中間点を外側に引き出した部分であり、スイッチ１４に接続されている。第１巻線部１３ａの巻線数と第２巻線部１３ｂの巻線数とは、同一であることが好ましい。
【００３５】
スイッチ１４は、例えば有接点の電磁リレーなどで構成され、一次側コイル１３の接続部１３ｃと負側入力端子１２側の線路との間に配置される。スイッチ１４は、スイッチング制御部４０からの制御信号４５に応じて、ＯＮまたはＯＦＦする。すなわち、スイッチ１４は、ＯＮ状態で接続部１３ｃと負側入力端子１２とを接続し、ＯＦＦ状態で接続部１３ｃと負側入力端子１２との接続を遮断する。
【００３６】
スイッチング制御部４０は、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部である。すなわち、スイッチング制御部４０は、コントローラ１１１からの制御信号１１１ｂに応じて、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。スイッチング制御部４０は、ＭＯＳ−ＦＥＴなどを駆動する機能を有し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を個別にＯＮ／ＯＦＦさせるためのＰＷＭ信号４１，４２，４３，４４を、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートへ出力する。また、スイッチング制御部４０は、スイッチ１４をＯＮ／ＯＦＦさせるための制御信号４５をスイッチ１４に出力する。
【００３７】
二次側回路２０は、二次側コイル２１と、２つのダイオードＤ１，Ｄ２と、平滑回路２２と、正側出力端子２３と、負側出力端子２４とを含んで構成される。
【００３８】
二次側コイル２１は、一次側コイル１３との間を絶縁し、かつ、磁気的に結合してトランス３０を構成する。トランス３０は、例えば、絶縁型の高周波トランスであり、一次側コイル１３に供給された電力を変換して二次側コイル２１に出力する。二次側コイル２１は、センタタップを有する。センタタップは、負側出力端子２４に接続されている。二次側コイル２１は、２つのダイオードＤ１，Ｄ２および平滑回路２２を経由して、正側出力端子（ＬＶ＋）２３、負側出力端子（ＬＶ−）２４に接続されている。正側出力端子２３と負側出力端子２４とを接続するように外部に補機バッテリ１０３が設けられている。
【００３９】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１における動作について説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作は、イグニッションスイッチがＯＮ状態の場合と、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わった場合とで異なる。
【００４０】
まず、イグニッションスイッチがＯＮ状態の場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作について図３を参照して説明する。モータ駆動システム１００では、イグニッションスイッチがＯＮ状態の場合、システムメインリレー１０２がＯＮ状態にあり、高電圧バッテリ１０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１に電力が供給される。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、スイッチング制御部４０が、一次側回路１０のスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦ状態を判定し、ＯＦＦ状態のときはＯＦＦ状態を維持し、ＯＮ状態のときには、ＯＮからＯＦＦに切替える。そして、スイッチング制御部４０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の組とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の組とが交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御する。その結果、図３の矢印方向Ａ１に電流が流れて一次側コイル１３を励磁する場合と、同図の矢印方向Ａ２に電流が流れて一次側コイル１３を励磁する場合とが交互に行われる。正側入力端子１１と負側入力端子１２との間に入力された直流電力は、スイッチング制御部４０によってスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４の組とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の組とが交互に高周波スイッチングされることにより高周波交流電力に変換され、トランス３０の一次側コイル１３に出力される。例えば、一次側コイル１３の巻線数を１０とした場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がＯＮ状態およびスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がＯＮ状態のいずれの状態でも巻線数が１０であることから、二次側コイル２１の巻線数を１とすると、巻線数比が１０：１となり、二次側コイル２１には一次側コイル１３の１／１０の電圧が現れる。正側入力端子１１と負側入力端子１２との間の電圧値が約１２０Ｖであった場合、正側出力端子２３と負側出力端子２４との間の電圧値は約１２Ｖとなる。言い換えると、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが約１２０Ｖであった場合、補機バッテリ１０３は約１２Ｖで充電される。
【００４２】
次に、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちのＤＣ／ＤＣコンバータ１の動作について図４を参照して説明する。モータ駆動システム１００では、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わると、システムメインリレー１０２がＯＮからＯＦＦに切り替わり、高電圧バッテリ１０１からＤＣ／ＤＣコンバータ１への電力の供給が停止する。
【００４３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、スイッチング制御部４０が、一次側回路１０のスイッチ１４をＯＦＦからＯＮに切替えると共に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３が交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御する。その結果、図４の矢印方向Ａ３に電流が流れて一次側コイル１３の第１巻線部１３ａを励磁する場合と、同図の矢印方向Ａ４に電流が流れて一次側コイル１３の第２巻線部１３ｂを励磁する場合とが交互に行われる。正側入力端子１１と負側入力端子１２との間に入力された直流電力は、スイッチング制御部４０によってスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ３とが交互に高周波スイッチングされることにより高周波交流電力に変換され、一次側コイル１３の第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂにそれぞれ出力される。例えば、一次側コイル１３の巻線数を１０とすると、第１巻線部１３ａおよび第２巻線部１３ｂの巻線数はいずれも５となり、巻線数１の二次側コイル２１との巻線数比が５：１となることから、二次側コイル２１には一次側コイル１３の１／５の電圧が現われる。正側入力端子１１と負側入力端子１２との間の電圧値が約６０Ｖであった場合、正側出力端子２３と負側出力端子２４との間の電圧値は約１２Ｖとなる。言い換えると、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが約６０Ｖであった場合、補機バッテリ１０３は約１２Ｖで充電される。
【００４４】
次に、本実施形態に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１の制御方法について図５を参照して説明する。
【００４５】
ステップＳ１でイグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わると、コントローラ１１１からＤＣ／ＤＣコンバータ１内のスイッチング制御部４０にイグニッションスイッチのＯＦＦを示すイグニッション信号が入力される。ステップＳ２で平滑コンデンサ１０６の放電制御が開始される。
【００４６】
ステップＳ３でシステムメインリレー１０２がＯＦＦすると、ステップＳ４でＤＣ／ＤＣコンバータ１の運転が継続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１の運転とは、システムメインリレー１０２のＯＦＦにより高電圧バッテリ１０１からの給電が絶たれても、例えば平滑コンデンサ１０６からの給電によりＤＣ／ＤＣコンバータ１を駆動させることを意味する。
【００４７】
ステップＳ５では、スイッチング制御部４０は、コントローラ１１１から入力される平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨを監視し、当該電圧値ＶＨが１２０Ｖを超えるか否かを判定する。この判定基準値となる１２０Ｖは、例えば、一次側コイル１３と二次側コイル２１の巻線数比が１０：１となるトランス３０で電圧変換した場合に、補機バッテリ１０３に充電可能な平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨの下限値である。平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが１２０Ｖを超える場合には、ステップＳ４に戻り、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の運転が継続される。すなわち、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが１２０Ｖを超える場合には、一次側コイル１３全体に平滑コンデンサ１０６に蓄電された電流が流れて補機バッテリ１０３の充電が行われる。一方、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが１２０Ｖ以下である場合、ステップＳ６に進む。
【００４８】
ステップＳ６では、スイッチング制御部４０は、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが６０Ｖを超えるか否かを判定する。この判定基準値となる６０Ｖは、例えば、巻線数比が５：１となるトランス３０で電圧変換した場合に、補機バッテリ１０３に充電可能な平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨの下限値である。平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが６０Ｖ以下である場合、ステップＳ７へ進み、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の運転を停止して、本処理を終了する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１の運転停止とは、例えば平滑コンデンサ１０６からスイッチング制御部４０への電力の供給を停止してＤＣ／ＤＣコンバータ１の駆動を停止させることを意味する。一方、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが６０Ｖを超える場合、ステップＳ８でスイッチング制御部４０は、スイッチ１４をＯＦＦからＯＮに切替えると共に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御を行う。すなわち、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが６０Ｖより大きく１２０Ｖ以下となる電圧範囲では、第１巻線部１３ａまたは第２巻線部１３ｂのいずれか一方に平滑コンデンサ１０６に蓄電された電流が流れて補機バッテリ１０３の充電が行われる。ステップＳ９でＤＣ／ＤＣコンバータ１の運転が継続され、ステップＳ６に戻る。
【００４９】
上記のように構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ１は、第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂからなり、第１巻線部１３ａと第２巻線部１３ｂとの間から引き出された接続部１３ｃを有する一次側コイル１３と、接続部１３ｃと負側入力端子１２との間を接続／遮断するスイッチ１４と、を含む一次側回路１０と、一次側コイル１３との間でトランス３０を構成し、補機バッテリ１０３に接続される二次側コイル２１を含む二次側回路２０と、スイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング制御部４０とを備える。スイッチング制御部４０が、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、平滑コンデンサ１０６の電圧値を監視し、平滑コンデンサ１０６の電圧値が補機バッテリ１０３に充電可能な電圧値となる電圧範囲でスイッチ１４をＯＦＦからＯＮに切替える。これにより、イグニッションスイッチのＯＦＦ後の平滑コンデンサ１０６の残留電荷を補機バッテリ１０３の充電に回すことができるので、従来は放電用抵抗器などを通して放電させていた平滑コンデンサの残留電荷を有効に利用することができる。また、平滑コンデンサ１０６の残留電荷を利用して補機バッテリ１０３の充電を行うので、自然放電などで時間をかけることなく平滑コンデンサ１０６の電圧を安全な電圧（例えば６０Ｖ）まで低下させることが可能となる。
【００５０】
また、上記のように構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ１は、イグニッションスイッチのＯＦＦ後に、スイッチング制御部４０が、電圧センサ１０５により検出された平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨを監視し、電圧値ＶＨが補機バッテリ１０３に充電可能な電圧値となる電圧範囲にあるときに、スイッチ１４をＯＮすると共に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御を行う。ここでいう補機バッテリ１０３に充電可能な電圧値となる電圧範囲とは、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨをＤＣ／ＤＣコンバータ１で降圧した場合でも、補機バッテリ１０３に充電可能な平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨの範囲をいう。従来のＤＣ／ＤＣコンバータに使用される絶縁型のトランスでは、例えば巻線数比が１０：１の場合、補機バッテリの充電に必要な約１２Ｖの出力電圧を得ようとすると、１２０Ｖ以上の入力電圧が必要となることから、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが１２０Ｖより低いと十分な電圧を出力できない。しかしながら、上記構成により、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨが徐々に低下しても、補機バッテリ１０３に充電可能な電圧値で補機バッテリ１０３を充電することができ、平滑コンデンサ１０６の残留電荷による補機バッテリ１０３の充電を効率よく行うことが可能となる。つまり、巻線数比５：１のトランス３０により一次側回路１０の１／５の電圧が二次側回路２０に現われるので、補機バッテリ１０３の充電に必要な電圧を容易に得ることができ、例えば、平滑コンデンサ１０６の電圧が６０Ｖまで下がっても十分に補機バッテリ１０３の充電を行うことができる。
【００５１】
また、以上説明したＤＣ／ＤＣコンバータ１の制御方法は、上記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御方法であって、車両のイグニッションスイッチのＯＮまたはＯＦＦを示すイグニッション信号に基づいてイグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、平滑コンデンサ１０６の電圧値を監視し、平滑コンデンサ１０６の電圧値が補機バッテリ１０３に充電可能な電圧値となる電圧範囲でスイッチ１４をＯＦＦからＯＮに切替えると共に、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４をＯＦＦ状態にし、かつ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を交互にＯＮ／ＯＦＦするように制御する。これにより、イグニッションスイッチのＯＦＦ後の平滑コンデンサ１０６の残留電荷を補機バッテリ１０３の充電に回すことができるので、電力を有効に使用することができる。
【００５２】
なお、以上の説明では、高電圧バッテリ１０１とＤＣ／ＤＣコンバータ１との接続を遮断して、平滑コンデンサ１０６からＤＣ／ＤＣコンバータ１への電力供給に切替える切替えを、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦによるシステムメインリレー１０２の接続／遮断で行っているが、これに限定されるものではなく、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ以外の方法で切替えを行ってもよい。この場合、スイッチング制御部４０は、高電圧バッテリ１０１とＤＣ／ＤＣコンバータ１との接続／遮断を監視し、高電圧バッテリ１０１とＤＣ／ＤＣコンバータ１とが遮断されたのちに、平滑コンデンサ１０６の電圧値を監視し、平滑コンデンサ１０６の電圧値が補機バッテリ１０３に充電可能な電圧値となる電圧範囲でスイッチ１４をＯＦＦからＯＮに切替える構成となる。
【００５３】
また、以上の説明では、スイッチング制御部４０が、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを制御する構成について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、コントローラ１１１が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の外部からスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４およびスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを制御する構成であってもよい。
【００５４】
また、以上の説明では、図５のステップＳ７における判定基準値を、巻線数比が５：１のトランス３０で電圧変換した場合に、補機バッテリ１０３に充電可能な平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨの下限値としたが、これに限定されるものではない。例えば、この判定基準値を、車両のメンテナンス時などにおいて作業者が安全に作業できる電圧値（例えば６０Ｖ）としてもよい。
【００５５】
また、以上の説明では、スイッチング制御部４０は、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦに切り替わったのちに、平滑コンデンサ１０６の電圧値ＶＨの監視を開始する構成としているが、イグニッションスイッチがＯＮ状態かＯＦＦ状態かにかかわらず、常時監視する構成であってもよい。
【００５６】
また、以上に説明では、スイッチ１４は、有接点の電磁リレーなどで構成されるとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、無接点の半導体リレーなどで構成されていてもよい。
【００５７】
また、一次側コイル１３は、例えば、プリント基板のパターンを使用して複数のレイヤーで巻線が構成されている場合、各レイヤーの接続部を接続部１３ｃとしてスイッチ１４を接続する形態であってもよい。
【００５８】
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が適用されるモータ駆動システム１００は、モータ・ジェネレータ１１０が生成した交流電力を高電圧バッテリ１０１または補機バッテリ１０３に回生する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０  一次側回路
１１  正側入力端子
１２  負側入力端子
１３  一次側コイル
１３ａ  第１巻線部
１３ｂ  第２巻線部
１３ｃ  接続部
１４  スイッチ
２０  二次側回路
２１  二次側コイル
２２  平滑回路
２３  正側出力端子
２４  負側出力端子
３０  トランス
４０  スイッチング制御部
４１，４２，４３，４４  ＰＷＭ信号
４５  制御信号
１００  モータ駆動システム
１０１  高電圧バッテリ
１０２  システムメインリレー
１０３  補機バッテリ
１０４  補機
１０５  電圧センサ
１０６，１０７  平滑コンデンサ
１０８  昇圧コンバータ
１０９  インバータ
１１０  モータ・ジェネレータ
１１１  コントローラ
１１１ａ，１１１ｂ  制御信号
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  スイッチング素子
ａ  第１接続点
ｂ  第２接続点
【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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