(57)【要約】【課題】電力変換効率を向上することができるスイッチング電源を提供することを目的とする。【解決手段】スイッチング電源１は、入力電圧Ｖｉｎを変換し出力電圧Ｖｏｕｔを生成する駆動状態と電力の変換を停止した停止状態とに個別に切り替え可能であるスイッチング方式の複数の電力変換部２６を有する電源回路２と、電源回路２の電力変換効率を演算し、当該演算した電力変換効率に基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行可能である制御装置３とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
2015233379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を変換し出力電圧を生成する駆動状態と電力の変換を停止した停止状態とに個別に切り替え可能であるスイッチング方式の複数の電力変換部を有する電源回路と、
前記電源回路の電力変換効率を演算し、当該演算した電力変換効率に基づいて、前記複数の電力変換部を制御し、個別に前記駆動状態と前記停止状態とを切り替える制御を実行可能である制御装置とを備えることを特徴とする、
スイッチング電源。
【請求項２】
前記制御装置は、さらに、前記駆動状態にある前記電力変換部の負荷率に基づいて、前記複数の電力変換部を制御し、個別に前記駆動状態と前記停止状態とを切り替える制御を実行可能である、
請求項１に記載のスイッチング電源。
【請求項３】
前記制御装置は、前記駆動状態の前記電力変換部の数が相対的に少ない状態で前記駆動状態にある前記電力変換部の負荷率が予め設定される駆動判定用負荷率規定値以上であり、かつ、前記電源回路の電力変換効率が予め設定される駆動判定用効率規定値未満である場合に前記駆動状態の前記電力変換部の数を相対的に多くし、
前記駆動状態の前記電力変換部の数が相対的に多い状態で前記駆動状態にある前記電力変換部の負荷率が予め設定される停止判定用負荷率規定値未満であり、かつ、前記駆動状態にある前記電源回路の電力変換効率が予め設定される停止判定用効率規定値未満である場合に前記駆動状態の前記電力変換部の数を相対的に少なくする、
請求項２に記載のスイッチング電源。
【請求項４】
前記駆動判定用負荷率規定値と前記停止判定用負荷率規定値とは、ヒステリシスが設定されている、
請求項３に記載のスイッチング電源。
【請求項５】
前記制御装置は、前記電源回路が変換した電力が供給される電気機器の負荷情報を取得し、当該負荷情報に基づいて、前記複数の電力変換部を制御し、個別に前記駆動状態と前記停止状態とを切り替える制御を実行可能である、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスイッチング電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスイッチング電源として、例えば、特許文献１には、第一のスイッチと第二のスイッチとを交互にオン状態として整流させるスイッチングコンバータの制御回路が開示されている。このスイッチングコンバータの制御回路は、複数の第一のスイッチをそれぞれ駆動する複数の第一の駆動部と、第二のスイッチを駆動する第二の駆動部と、負荷電流、入力電圧、出力電圧又は入出力電圧差に応じて複数の第一の駆動部の一部を停止させる選択部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９６１８６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、上述のスイッチングコンバータの制御回路は、例えば、電力変換効率の更なる向上が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、電力変換効率を向上することができるスイッチング電源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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るスイッチング電源は、入力電圧を変換し出力電圧を生成する駆動状態と電力の変換を停止した停止状態とに個別に切り替え可能であるスイッチング方式の複数の電力変換部を有する電源回路と、前記電源回路の電力変換効率を演算し、当該演算した電力変換効率に基づいて、前記複数の電力変換部を制御し、個別に前記駆動状態と前記停止状態とを切り替える制御を実行可能である制御装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、上記スイッチング電源では、前記制御装置は、さらに、前記駆動状態にある前記電力変換部の負荷率に基づいて、前記複数の電力変換部を制御し、個別に前記駆動状態と前記停止状態とを切り替える制御を実行可能であるものとすることができる。
【０００８】
また、上記スイッチング電源では、前記制御装置は、前記駆動状態の前記電力変換部の数が相対的に少ない状態で前記駆動状態にある前記電力変換部の負荷率が予め設定される駆動判定用負荷率規定値以上であり、かつ、前記電源回路の電力変換効率が予め設定される駆動判定用効率規定値未満である場合に前記駆動状態の前記電力変換部の数を相対的に多くし、前記駆動状態の前記電力変換部の数が相対的に多い状態で前記駆動状態にある前記電力変換部の負荷率が予め設定される停止判定用負荷率規定値未満であり、かつ、前記駆動状態にある前記電源回路の電力変換効率が予め設定される停止判定用効率規定値未満である場合に前記駆動状態の前記電力変換部の数を相対的に少なくするものとすることができる。
【０００９】
また、上記スイッチング電源では、前記駆動判定用負荷率規定値と前記停止判定用負荷率規定値とは、ヒステリシスが設定されているものとすることができる。
【００１０】
また、上記スイッチング電源では、前記制御装置は、前記電源回路が変換した電力が供給される電気機器の負荷情報を取得し、当該負荷情報に基づいて、前記複数の電力変換部を制御し、個別に前記駆動状態と前記停止状態とを切り替える制御を実行可能であるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るスイッチング電源は、制御装置によって電源回路の電力変換効率を演算し、当該演算した電力変換効率に基づいて、各電力変換部の駆動状態／停止状態を個別に切り替える制御を実行するので、実際の電力変換効率が最適となるように各電力変換部の状態を切り替えることができる。この結果、スイッチング電源は、電力変換効率を向上することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態１に係るスイッチング電源の概略構成を表す構成図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るスイッチング電源の制御装置の概略構成の一例を表すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るスイッチング電源における温度と電力変換効率とに関する特性の一例を説明する線図である。
【図４】図４は、実施形態１に係るスイッチング電源における負荷率と電力変換効率とに関する特性の一例を説明する線図である。
【図５】図５は、実施形態１に係るスイッチング電源の制御装置による切替制御の一例を表すフローチャートである。
【図６】図６は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置の概略構成の一例を表すブロック図である。
【図７】図７は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置による切替制御の一例を表すフローチャートである。
【図８】図８は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置による切替制御の他の一例を表すフローチャートである。
【図９】図９は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置による通知制御の一例を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、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。
【００１４】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係るスイッチング電源の概略構成を表す構成図である。図２は、実施形態１に係るスイッチング電源の制御装置の概略構成の一例を表すブロック図である。図３は、実施形態１に係るスイッチング電源における温度と電力変換効率とに関する特性の一例を説明する線図である。図４は、実施形態１に係るスイッチング電源における負荷率と電力変換効率とに関する特性の一例を説明する線図である。図５は、実施形態１に係るスイッチング電源の制御装置による切替制御の一例を表すフローチャートである。
【００１５】
図１に示す本実施形態に係るスイッチング電源１は、入力電圧Ｖｉｎを変換し出力電圧Ｖｏｕｔを生成するスイッチング方式の電源回路２と、当該電源回路２のスイッチング素子（トランジスタ２３）を制御する制御装置３とを備える。このスイッチング電源１は、電源回路２のスイッチング素子のオン（ＯＮ）・オフ（ＯＦＦ）を制御装置３によって制御することにより、当該電源回路２から安定した直流電圧を生成、出力するものである。
【００１６】
本実施形態の電源回路２は、入力端子２１、出力端子２２、スイッチング素子としての複数のトランジスタ２３、インダクタ２４、コンデンサ２５等を含んで構成されるスイッチング方式の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路である。入力端子２１は、バッテリ等の直流電源に接続されており、当該直流電源から直流電力として、入力電圧Ｖｉｎが入力される。出力端子２２は、電力を消費する電気機器に接続されており、この電源回路２で変換した出力電圧Ｖｏｕｔを当該電気機器に出力する。電源回路２は、入力端子２１と出力端子２２との間に複数のトランジスタ２３が並列に接続され、これらの出力端子２２側にインダクタ２４、コンデンサ２５が配置されている。電源回路２は、スイッチング素子である複数のトランジスタ２３が並列に設けられることで、回路全体で相対的に大きな電流を流すことができるようになっている。
【００１７】
より詳細には、本実施形態の電源回路２は、複数のトランジスタ２３として、トランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈの合計８つを含んで構成される。トランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈは、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることができるが、これに限らず他のスイッチング素子であってもよい。ここでは、トランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｅ、２３ｆは、ドレイン端子に入力端子２１が接続され、ソース端子にインダクタ２４の一端及びトランジスタ２３ｃ、２３ｄ、２３ｇ、２３ｈのドレイン端子が接続され、ゲート端子に制御装置３が接続される。トランジスタ２３ｃ、２３ｄ、２３ｇ、２３ｈは、ドレイン端子にインダクタ２４の一端及びトランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｅ、２３ｆのソース端子が接続され、ソース端子にＧＮＤ端子が接続され、ゲート端子に制御装置３が接続される。インダクタ２４は、上述したように一端にトランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｅ、２３ｆのソース端子及びトランジスタ２３ｃ、２３ｄ、２３ｇ、２３ｈのドレイン端子が接続され、他端にコンデンサ２５の一端及び出力端子２２が接続される。コンデンサ２５は、平滑化用のコンデンサであり、上述したように一端にインダクタ２４の他端及び出力端子２２が接続され、他端にＧＮＤ端子が接続される。なお、以下の説明では、複数のトランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈを特に区別して説明する必要がない場合には、単に「トランジスタ２３」という場合がある。
【００１８】
本実施形態の電源回路２は、複数のトランジスタ２３によって、入力電圧Ｖｉｎを変換し出力電圧Ｖｏｕｔを生成する駆動状態（電力変換状態）と電力の変換を停止した停止状態とに個別に切り替え可能であるスイッチング方式の複数の電力変換部２６が構成される。ここでは、エリアＡに属するトランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは、第１電力変換部２６ａを構成し、エリアＢに属するトランジスタ２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈは、第２電力変換部２６ｂを構成する。電源回路２は、複数のトランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈのオン・オフを個別に制御することで、第１電力変換部２６ａと第２電力変換部２６ｂとにおいて、駆動状態と停止状態とを個別に切り替えることができる。電源回路２は、各電力変換部２６（第１電力変換部２６ａ、第２電力変換部２６ｂ）において、制御装置３によってトランジスタ２３のデューティ期間（ＯＮ期間）が制御されることで、入力端子２１に入力された入力電圧Ｖｉｎを直流の出力電圧Ｖｏｕｔに電圧変換して出力端子２２から電気機器に出力する。
【００１９】
制御装置３は、図２に示すように、制御ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）３１と、切替装置３２と、ドライバＩＣ３３とを含んで構成される。ドライバＩＣ３３は、上述の複数の電力変換部２６、ここでは、第１電力変換部２６ａ、第２電力変換部２６ｂに対応して２系統設けられる。すなわち、ドライバＩＣ３３は、第１電力変換部２６ａに対応して設けられた第１ドライバＩＣ３３ａと、第２電力変換部２６ｂに対応して設けられた第２ドライバＩＣ３３ｂとを含んで構成される。
【００２０】
制御ＩＣ３１は、電源回路２の駆動を制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される集積回路である。制御ＩＣ３１は、切替装置３２、ドライバＩＣ３３等を介して各トランジスタ２３のゲート端子が接続されると共に、電圧検出ライン４（図１等参照）を介して電源回路２の出力端子２２が接続されており、電源回路２からの出力電圧Ｖｏｕｔが入力される。そして、制御ＩＣ３１は、例えば、目標電圧と電源回路２からの出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧に基づいて、電源回路２のスイッチング素子であるトランジスタ２３を制御し、当該電源回路２からの出力電圧Ｖｏｕｔを当該目標電圧に収束させるフィードバック制御を実行する。制御ＩＣ３１は、目標電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧に基づいて各トランジスタ２３の制御量を演算し当該制御量に基づいて当該各トランジスタ２３を制御する。
【００２１】
切替装置３２は、制御ＩＣ３１と各ドライバＩＣ３３（第１ドライバＩＣ３３ａ、第２ドライバＩＣ３３ｂ）との接続関係を切り替えるものである。切替装置３２は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を含んで構成される。スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、制御ＩＣ３１と第１ドライバＩＣ３３ａとを接続した接続状態（オン）と、制御ＩＣ３１と第１ドライバＩＣ３３ａとの接続を遮断した遮断状態（オフ）とに切り替え可能である。スイッチＳＷ３、ＳＷ４は、制御ＩＣ３１と第２ドライバＩＣ３３ｂとを接続した接続状態（オン）と、制御ＩＣ３１と第２ドライバＩＣ３３ｂとの接続を遮断した遮断状態（オフ）とに切り替え可能である。
【００２２】
制御ＩＣ３１は、切替装置３２に信号５（信号１〜４については後述する。）を出力することで、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の状態を切り替えることができる。ここで、信号５は、切替装置３２の各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の状態を制御するためのＳＷ制御信号である。切替装置３２の各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、制御ＩＣ３１から入力される信号５に基づいて、オン・オフが切り替えられる。制御ＩＣ３１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオンとすることで第１電力変換部２６ａを駆動状態（電力変換状態）とすることができ、スイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフとすることで第１電力変換部２６ａを停止状態とすることができる。同様に、制御ＩＣ３１は、スイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンとすることで第２電力変換部２６ｂを駆動状態（電力変換状態）とすることができ、スイッチＳＷ３、ＳＷ４をオフとすることで第２電力変換部２６ｂを停止状態とすることができる。
【００２３】
ドライバＩＣ３３（第１ドライバＩＣ３３ａ、第２ドライバＩＣ３３ｂ）は、制御ＩＣ３１からの指令に応じて各トランジスタ２３に信号１〜４を出力し、これらの駆動を実際に制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される集積回路である。ここでは、第１ドライバＩＣ３３ａは、第１電力変換部２６ａを構成するトランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに接続され、トランジスタ２３ａ、２３ｂに対して共通の信号１を出力することで当該トランジスタ２３ａ、２３ｂのオン・オフを制御し、トランジスタ２３ｃ、２３ｄに対して共通の信号２を出力することで当該トランジスタ２３ｃ、２３ｄのオン・オフを制御する。第２ドライバＩＣ３３ｂは、第２電力変換部２６ｂを構成するトランジスタ２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈに接続され、トランジスタ２３ｅ、２３ｆに対して共通の信号３を出力することで当該トランジスタ２３ｅ、２３ｆのオン・オフを制御し、トランジスタ２３ｇ、２３ｈに対して共通の信号４を出力することで当該トランジスタ２３ｇ、２３ｈのオン・オフを制御する。ここで、信号１〜４は、各トランジスタ２３のオン・オフを制御するためのＰＷＭ信号である。各トランジスタ２３は、制御ＩＣ３１から各ドライバＩＣ３３を介して入力される信号１〜４に基づいて、オン・オフが切り替えられる。
【００２４】
より詳細には、制御ＩＣ３１は、目標電圧と、電圧検出ライン４を介して入力される電源回路２からの出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧を演算する。目標電圧は、フィードバック制御において、出力電圧Ｖｏｕｔの目標となる電圧であり、典型的には、電源回路２に接続される電気機器で要求される電圧等に応じて定まる。そして、制御ＩＣ３１は、演算した目標電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧に基づいて、各トランジスタ２３の制御量を演算する。ここで、各トランジスタ２３の制御量は、典型的には、スイッチング素子であるトランジスタ２３のオン期間の長さに相当するデューティ期間である。電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは、各トランジスタ２３における当該デューティ期間が相対的に長くなるほど相対的に大きくなり、当該デューティ期間が相対的に短くなるほど相対的に小さくなる。制御ＩＣ３１は、いわゆるＰ制御、ＰＩ制御、あるいは、ＰＩＤ制御によって、演算した目標電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧が小さくなるように（すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に収束するように）各トランジスタ２３の制御量であるデューティ期間を演算する。制御ＩＣ３１は、例えば、目標電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧とトランジスタ２３の制御量であるデューティ期間との対応関係を規定した制御量マップ（あるいは数式モデル）等が記憶部に記憶されており、当該制御量マップを用いて目標電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧から、制御の目標とするデューティ期間を演算する。具体的には、制御ＩＣ３１は、目標電圧と出力電圧Ｖｏｕｔとの差電圧が相対的に大きいほどデューティ期間を相対的に長くし、当該差電圧が相対的に小さいほどデューティ期間を相対的に短くする。そして、制御ＩＣ３１は、演算したデューティ期間に基づいて、各ドライバＩＣ３３に指令を出力し、各ドライバＩＣ３３によってパルス幅変調したＰＷＭ信号（パルス信号）を生成し、信号１〜４として、各トランジスタ２３に出力し、出力電圧Ｖｏｕｔが目標電圧に収束するように当該トランジスタ２３をオン・オフ制御する。
【００２５】
そして、本実施形態の制御装置３の制御ＩＣ３１は、電源回路２における電力変換効率ηを演算し、当該演算した電力変換効率ηに基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行することで、電力変換効率ηの向上を図っている。
【００２６】
ここで、「電力変換効率η」とは、電源回路２において、入出力される電力が変換される効率を表す。電源回路２の電力変換効率ηとは、典型的には、停止状態にある電力変換部２６を除いて駆動状態にある電力変換部２６による電源回路２全体での電力変換効率ηに相当する。電力変換効率ηは、例えば、電源回路２の入力電力と出力電力との比率であり、入力電力をＰｉｎ、出力電力をＰｏｕｔとすると、η＝Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ×１００［％］で表すことができる。電力変換効率ηは、１００％に近づくほど効率が良いことになり、内部の損失が少なくなる。この電力変換効率ηは、例えば、図３、図４に示すように、電源回路２における温度や負荷率等に応じて変動する傾向にある。
【００２７】
図３は、横軸を温度とし、縦軸を電源回路２の電力変換効率ηとしている。電力変換効率ηは、図３に示すように、例えば、電力変換部２６の温度（例えば、各トランジスタ２３の温度）が相対的に高くなるほど低下する傾向にある。
【００２８】
図４は、横軸を負荷率とし、縦軸を電源回路２の電力変換効率ηとしている。ここで、「負荷率」とは、電源回路２を流れる電流（負荷電流）の定格電流（Ａ）に対する比率（あるいは定格出力容量（Ｗ）に対する負荷容量の比率）を百分率で表すものである。つまり、負荷率が１００％の状態とは、電源回路２に定格電流が流れている状態を意味する。さらに言えば、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率とは、典型的には、駆動状態にある電力変換部２６のスイッチング素子である各トランジスタ２３の負荷率に相当する。ここでは、各トランジスタ２３は、電気的に並列に設けられているので、基本的には、駆動状態にある電力変換部２６の各トランジスタ２３における各負荷率は、ほぼ同等となる。駆動状態にある各電力変換部２６の負荷率は、駆動状態にある電力変換部２６の数が相対的に多いほど相対的に低くなり、駆動状態にある電力変換部２６の数が相対的に少ないほど相対的に高くなる傾向にある。
【００２９】
そして、電力変換効率ηは、図４に示すように、駆動状態にある各電力変換部２６の負荷率が相対的に低い状態から当該負荷率が徐々に増加するのに伴って増加し、ピーク（最大値）を経た後、徐々に低下する傾向にある。つまり、電力変換効率ηは、当該電力変換効率ηがピークとなる負荷率を境界として、低負荷率側の領域では、典型的には、駆動状態にある電力変換部２６の数が相対的に少なくなり負荷率が相対的に高くなるほど相対的に高くなる傾向にある。一方、電力変換効率ηは、当該電力変換効率ηがピークとなる負荷率を境界として、高負荷率側の領域では、典型的には、駆動状態にある電力変換部２６の数が相対的に多くなり負荷率が相対的に低くなるほど相対的に高くなる傾向にある。例えば、制御ＩＣ３１は、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が高すぎる場合、駆動状態にある電力変換部２６の数を増加することで、各電力変換部２６における各トランジスタ２３のＯＮ抵抗を小さくすることができ、導通損失を抑制することができる。これにより、制御ＩＣ３１は、各トランジスタ２３を流れる電流が相対的に少なくなり導通損失を抑制することで、例えば、発熱を抑制し温度上昇を抑制することができ、電力変換効率ηを向上することができる。
【００３０】
本実施形態の制御ＩＣ３１は、電力変換効率ηの上記のような傾向を踏まえて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御（以下、単に「切替制御」という場合がある。）を実行する。制御ＩＣ３１は、電源回路２の電力変換効率ηを演算し、当該演算した電力変換効率ηに基づいて駆動状態とする電力変換部２６を選択し、当該駆動状態にある電力変換部２６の数を調節することで、各電力変換部２６の負荷率を調節し、これより、電源回路２の全体において最適な電力変換効率ηを実現する。
【００３１】
さらに、本実施形態の制御ＩＣ３１は、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率に基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行することで、より好適に電力変換効率ηを向上させている。つまり、制御ＩＣ３１は、電源回路２の電力変換効率ηと、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率とに基づいて、電力変換部２６の切替制御を行う。
【００３２】
以下、図４を参照して、制御ＩＣ３１による電力変換部２６の切替制御の具体例について説明する。なお、以下の説明では、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態とは、第１電力変換部２６ａが駆動状態であり、第２電力変換部２６ｂが停止状態であるシングルコンバータ状態であるものとして説明する。一方、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態とは、第１電力変換部２６ａ、及び、第２電力変換部２６ｂの両方が駆動状態であるデュアルコンバータ状態であるものとして説明する。つまり、このスイッチング電源１では、電源回路２において電力変換を行う場合には、基本的には、第１電力変換部２６ａが駆動状態（ＳＷ１、ＳＷ２がオン状態）で維持された上で、電源回路２の電力変換効率ηと駆動状態にある電力変換部２６の負荷率とに基づいて、第２電力変換部２６ｂの状態が切り替えられることとなる。
【００３３】
制御ＩＣ３１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が予め設定される駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であり、かつ、電源回路２の電力変換効率ηが予め設定される駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１未満である場合（例えば図４中の動作点Ａに相当する場合）に駆動状態の電力変換部２６の数を相対的に多くする。つまり、制御ＩＣ３１は、シングルコンバータ状態で第１電力変換部２６ａの負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であり、かつ、電源回路２の電力変換効率ηが駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１未満である場合に切替装置３２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンとする。これにより、制御ＩＣ３１は、第１電力変換部２６ａに加えて第２電力変換部２６ｂも駆動状態とし、デュアルコンバータ状態に切り替える。ここで、駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１は、電力変換部２６の負荷率に対して予め設定される閾値であり、例えば、この電源回路２における負荷率と電力変換効率との特性等に応じて予め設定される値である。駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１は、典型的には、電力変換効率ηがピークとなる負荷率よりも高い値（すなわち、負荷率が高くなるほど電力変換効率ηが悪化する領域内の値）に設定される。駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１は、電力変換効率ηに対して予め設定される閾値であり、例えば、この電源回路２における負荷率と電力変換効率との特性等に応じて予め設定される値である。駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１は、典型的には、許容できる電力変換効率η等に基づいて設定される。この結果、電源回路２は、駆動状態にある電力変換部２６の数が相対的に多くなり各電力変換部２６における負荷率が相対的に低くなるので、電力変換効率ηを向上することができる。
【００３４】
制御ＩＣ３１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であっても、電源回路２の電力変換効率ηが駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１以上である場合（例えば図４中の動作点Ｂに相当する場合）には、電力変換効率ηの落ち込みがさほど大きくないことから、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態のまま維持する。また、制御ＩＣ３１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１未満である場合（例えば図４中の動作点Ｃに相当する場合）、駆動状態の電力変換部２６の数をさらに少なくし負荷率を上げることができないのであれば、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態のまま維持する。つまり、制御ＩＣ３１は、シングルコンバータ状態で第１電力変換部２６ａの負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であり、かつ、電源回路２の電力変換効率ηが駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１以上である場合、あるいは、第１電力変換部２６ａの負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１未満である場合には、そのままシングルコンバータ状態を維持する。
【００３５】
制御ＩＣ３１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が予め設定される停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２未満であり、かつ、駆動状態にある電源回路２の電力変換効率ηが予め設定される停止判定用効率規定値Ｔｈ２２未満である場合（例えば図４中の動作点Ｄに相当する場合）に駆動状態の電力変換部２６の数を相対的に少なくする。つまり、制御ＩＣ３１は、デュアルコンバータ状態で第１電力変換部２６ａ、第２電力変換部２６ｂの負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２未満であり、かつ、電源回路２の電力変換効率ηが停止判定用効率規定値Ｔｈ２２未満である場合に切替装置３２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４をオフとする。これにより、制御ＩＣ３１は、第２電力変換部２６ｂを停止状態とし、シングルコンバータ状態に切り替える。ここで、停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２は、電力変換部２６の負荷率に対して予め設定される閾値であり、例えば、この電源回路２における負荷率と電力変換効率との特性等に応じて予め設定される値である。停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２は、典型的には、電力変換効率ηがピークとなる負荷率よりも高い値（すなわち、負荷率が高くなるほど電力変換効率ηが悪化する領域内の値）に設定される（ヒステリシスαについては後述する。）。停止判定用効率規定値Ｔｈ２２は、電力変換効率ηに対して予め設定される閾値であり、例えば、この電源回路２における負荷率と電力変換効率との特性等に応じて予め設定される値である。停止判定用効率規定値Ｔｈ２２は、典型的には、許容できる電力変換効率ηや電力変換効率ηのピーク等に基づいて設定される（ヒステリシスβについては後述する。）。この結果、電源回路２は、駆動状態にある電力変換部２６の数が相対的に少なくなり各電力変換部２６における負荷率が相対的に高くなるので、電力変換効率ηを向上することができる。
【００３６】
制御ＩＣ３１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２未満であっても、電源回路２の電力変換効率ηが停止判定用効率規定値Ｔｈ２２以上である場合（例えば図４中の動作点Ｅに相当する場合）には、電力変換効率ηが良好な状態であるので、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態のまま維持する。また、制御ＩＣ３１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２以上である場合（例えば図４中の動作点Ｆに相当する場合）、駆動状態の電力変換部２６の数をさらに多くし負荷率を下げることができないのであれば、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態のまま維持する。つまり、制御ＩＣ３１は、デュアルコンバータ状態で第１電力変換部２６ａ、第２電力変換部２６ｂの負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２未満であり、かつ、電源回路２の電力変換効率ηが停止判定用効率規定値Ｔｈ２２以上である場合、あるいは、第１電力変換部２６ａ、第２電力変換部２６ｂの負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２以上である場合には、そのままデュアルコンバータ状態を維持する。
【００３７】
なお、本実施形態の制御ＩＣ３１による切替制御では、駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１と停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２とは、ヒステリシスαが設定されており、これにより、ハンチングの発生を抑制している。ここでは、停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２は、駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１に対してヒステリシスαだけ小さな値に設定されている。また、駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１と停止判定用効率規定値Ｔｈ２２とは、ヒステリシスβが設定されており、これにより、ハンチングの発生を抑制している。ここでは、停止判定用効率規定値Ｔｈ２２は、駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１に対してヒステリシスβだけ大きな値に設定されている。ヒステリシスα、βは、予め任意に設定されればよい。
【００３８】
次に、図５のフローチャートを参照して制御ＩＣ３１による電力変換部２６の切替制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数ｍｓないし数十ｍｓ毎の制御周期（クロック単位）で繰り返し実行される。  
【００３９】
まず、制御ＩＣ３１は、定期監視により電源回路２の入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流、負荷率等に関する情報を取得する（ステップＳＴ１）。
【００４０】
次に、制御ＩＣ３１は、ステップＳＴ１で取得した情報（電源回路２の入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流等）に基づいて、電源回路２の電力変換効率ηの実測値を算出する演算処理を行う（ステップＳＴ２）。
【００４１】
次に、制御ＩＣ３１は、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂが停止中であるか否かを判定する（ステップＳＴ３）。
【００４２】
制御ＩＣ３１は、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂが停止中であると判定した場合、言い換えれば、シングルコンバータ状態であると判定した場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１で取得した情報（負荷率）に基づいて、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。
【００４３】
制御ＩＣ３１は、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であると判定した場合（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２で演算した電源回路２の電力変換効率ηが駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。
【００４４】
制御ＩＣ３１は、電源回路２の電力変換効率ηが駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１未満であると判定した場合（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）、切替装置３２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンとし、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂを駆動状態としてデュアルコンバータ状態に切り替えて（ステップＳＴ６）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ１に戻る。
【００４５】
制御ＩＣ３１は、ステップＳＴ４にて、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１未満であると判定した場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、ステップＳＴ５にて、電源回路２の電力変換効率ηが駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１以上であると判定した場合（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、シングルコンバータ状態のまま本制御フローを終了し、ステップＳＴ１に戻る。
【００４６】
制御ＩＣ３１は、ステップＳＴ３にて、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂが駆動中であると判定した場合、言い換えれば、デュアルコンバータ状態であると判定した場合（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、ステップＳＴ１で取得した情報（負荷率）に基づいて、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２（Ｔｈ１２＝Ｔｈ１１−α）未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ７）。
【００４７】
制御ＩＣ３１は、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２未満であると判定した場合（ステップＳＴ７：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２で演算した電源回路２の電力変換効率ηが停止判定用効率規定値Ｔｈ２２（Ｔｈ２２＝Ｔｈ２１−β）未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ８）。
【００４８】
制御ＩＣ３１は、電源回路２の電力変換効率ηが停止判定用効率規定値Ｔｈ２２未満であると判定した場合（ステップＳＴ８：Ｙｅｓ）、切替装置３２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４をオフとし、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂを停止状態としてシングルコンバータ状態に切り替えて（ステップＳＴ９）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ１に戻る。
【００４９】
制御ＩＣ３１は、ステップＳＴ７にて、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２以上であると判定した場合（ステップＳＴ７：Ｎｏ）、ステップＳＴ８にて、電源回路２の電力変換効率ηが停止判定用効率規定値Ｔｈ２２以上であると判定した場合（ステップＳＴ８：Ｎｏ）、デュアルコンバータ状態のまま本制御フローを終了し、ステップＳＴ１に戻る。
【００５０】
以上で説明したスイッチング電源１によれば、入力電圧Ｖｉｎを変換し出力電圧Ｖｏｕｔを生成する駆動状態と電力の変換を停止した停止状態とに個別に切り替え可能であるスイッチング方式の複数の電力変換部２６を有する電源回路２と、電源回路２の電力変換効率ηを演算し、当該演算した電力変換効率ηに基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行可能である制御装置３とを備える。
【００５１】
したがって、スイッチング電源１は、制御装置３によって電源回路２の電力変換効率ηを演算し、当該演算した電力変換効率ηに基づいて、各電力変換部２６の駆動状態／停止状態を個別に切り替える制御を実行するので、実際の電力変換効率ηが最適となるように各電力変換部２６の状態を切り替えることができる。この結果、スイッチング電源１は、電力変換効率ηを向上することができる。そして、スイッチング電源１は、小容量（小電流時）から大容量（大電流時）まで幅広い範囲で動作し、かつ、例えば、電気機器の負荷の大きさ等にかかわらず高効率で電力変換を行うことができる。
【００５２】
より詳細には、以上で説明したスイッチング電源１によれば、制御装置３は、さらに、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率に基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行可能である。したがって、制御装置３は、電源回路２の電力変換効率ηと駆動状態にある電力変換部２６の負荷率とに基づいて、各電力変換部２６の切替制御を行うので、各電力変換部２６の状態を素早くかつ高精度に最適化することができ、より好適に電力変換効率ηを向上させることができる。
【００５３】
具体的には、以上で説明したスイッチング電源１によれば、制御装置３は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が予め設定される駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であり、かつ、電源回路２の電力変換効率ηが予め設定される駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１未満である場合に駆動状態の電力変換部２６の数を相対的に多くする。制御装置３は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態で駆動状態にある電力変換部２６の負荷率が予め設定される停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２未満であり、かつ、駆動状態にある電源回路２の電力変換効率ηが予め設定される停止判定用効率規定値Ｔｈ２２未満である場合に駆動状態の電力変換部２６の数を相対的に少なくする。したがって、スイッチング電源１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に少ない状態で電力変換部２６の負荷率が高すぎて電力変換効率ηが悪化している場合に、駆動状態にある電力変換部２６の数を相対的に多くすることで、各電力変換部２６における負荷率を抑制し、電力変換効率ηを向上することができる。また、スイッチング電源１は、駆動状態の電力変換部２６の数が相対的に多い状態で電力変換部２６の負荷率が低すぎて電力変換効率ηが悪化している場合に、駆動状態にある電力変換部２６の数を相対的に少なくすることで、各電力変換部２６における負荷率を増加し、電力変換効率ηを向上することができる。
【００５４】
また、以上で説明したスイッチング電源１によれば、少なくとも駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１と停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２とは、ヒステリシスαが設定されている。したがって、スイッチング電源１は、電力変換部２６の切替制御においてハンチングが発生することを抑制することができ、制御のばたつきを抑制することができるので、電力変換部２６において駆動状態と停止状態との切り替えが短期間で頻発することを抑制することができる。
【００５５】
なお、以上の説明では、スイッチング電源１は、電源回路２において電力変換を行う場合には、基本的には、第１電力変換部２６ａが駆動状態で維持されるものとして説明したが、例えば、第１電力変換部２６ａが故障した場合には、当該第１電力変換部２６ａを停止状態とし、第２電力変換部２６ｂを駆動状態としてもよい。制御ＩＣ３１は、例えば、電源回路２の入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流等に基づいて第１電力変換部２６ａの故障を判定する。そして、制御ＩＣ３１は、第１電力変換部２６ａが故障していることを検知した場合には、切替装置３２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンとし第２電力変換部２６ｂを駆動状態とすると共に、切替装置３２のスイッチＳＷ１、ＳＷ２をオフとし第１電力変換部２６ａを停止状態とする。この場合、スイッチング電源１は、第１電力変換部２６ａが故障した場合であっても第２電力変換部２６ｂによって最低限の電力変換を継続することができ、コンバータ機能が完全に停止してしまうことを抑制することができる。
【００５６】
［実施形態２］
図６は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置の概略構成の一例を表すブロック図である。図７は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置による切替制御の一例を表すフローチャートである。図８は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置による切替制御の他の一例を表すフローチャートである。図９は、実施形態２に係るスイッチング電源の制御装置による通知制御の一例を表すフローチャートである。実施形態２に係るスイッチング電源は、さらに、制御装置が上位ＥＣＵと接続されている点で実施形態１とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する。また、スイッチング電源の各部の構成については、適宜図１も参照する。
【００５７】
本実施形態のスイッチング電源２０１は、電源回路２と、制御装置２０３とを備える（図１等参照）。電源回路２は、スイッチング電源１で説明した電源回路２と同様の構成である。また、制御装置２０３は、図６に示すように、制御ＩＣ３１と、切替装置３２と、ドライバＩＣ３３とを含んで構成される点はスイッチング電源１で説明した制御装置３と同様の構成である。
【００５８】
本実施形態の制御装置２０３は、上位ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３００と接続されており、相互に情報の授受を行うことができる。上位ＥＣＵ３００は、出力端子２２に接続されスイッチング電源２０１から電力が供給される電気機器の駆動を制御するものである。上位ＥＣＵ３００は、例えば、このスイッチング電源２０１が車両に搭載される場合には、当該車両の各部を制御するＥＣＵ等に相当する。
【００５９】
そして、本実施形態の制御装置２０３は、上位ＥＣＵ３００から、電源回路２が変換した電力が供給される電気機器の負荷情報を取得し、当該負荷情報に基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行可能である。
【００６０】
具体的には、上位ＥＣＵ３００は、制御装置２０３の制御ＩＣ３１に接続されている。制御ＩＣ３１は、上位ＥＣＵ３００から電気機器の負荷情報を取得し、例えば、今後の負荷変動を予測し、当該予測に基づいて電力変換部２６の切替制御を行う。言い換えれば、制御ＩＣ３１は、上位ＥＣＵ３００から電気機器の負荷情報を取得し、今後の負荷変動を見込んで電力変換部２６の切替制御を行う。
【００６１】
この場合、制御ＩＣ３１は、電力変換部２６の切替制御における負荷率の判定において、電気機器の負荷情報に基づいて予測される負荷変動を、電力変換部２６の負荷率に反映させるようにしてもよい。
【００６２】
図７は、電気機器の負荷情報を反映させた切替制御の一例を表すフローチャートである。図７の説明では、ステップＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ５、ＳＴ６、ＳＴ８、ＳＴ９については、上述の図５と同様であるのでここではその説明を省略する。
【００６３】
この場合、制御ＩＣ３１は、まず、定期監視により電源回路２の入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流、負荷率等に関する情報を取得する。そして、制御ＩＣ３１は、上位ＥＣＵ３００から電気機器の負荷情報を取得し、今後の負荷変動を予測すると共に、予測される負荷変動に基づいて、電力変換部２６の負荷率の予測値を算出し（ステップＳＴ２０１）、ステップＳＴ２の処理に移行する。
【００６４】
そして、制御ＩＣ３１は、ステップＳＴ３にて、シングルコンバータ状態であると判定した場合（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２０１で取得し算出した情報（負荷率の予測値）に基づいて、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率の予測値が駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１以上であるか否かを判定し（ステップＳＴ２０４）、以降の処理を行う。同様に、制御ＩＣ３１は、ステップＳＴ３にて、デュアルコンバータ状態であると判定した場合（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、ステップＳＴ２０１で取得し算出した情報（負荷率の予測値）に基づいて、駆動状態にある電力変換部２６の負荷率の予測値が停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２未満であるか否かを判定し（ステップＳＴ２０７）、以降の処理を行う。
【００６５】
したがって、制御ＩＣ３１は、今後の負荷変動を見込んだ電力変換部２６の負荷率の予測値に基づいて、切替制御を行うことができるので、例えば、電気機器の負荷が大きく増加する前に、事前に複数の電力変換部２６を制御し、駆動状態の電力変換部２６の数を相対的に多くしデュアルコンバータ状態としておくことができる。これにより、スイッチング電源２０１は、電気機器の負荷増大に対して予め駆動状態の電力変換部２６の数を多くしておくことで、当該負荷の増大にそなえておくことができる。
【００６６】
なお、制御ＩＣ３１は、図７で説明したように、電気機器の負荷情報を負荷率に反映させて切替制御を行う手法に限らず、電気機器の負荷情報に基づいて予測される負荷変動に応じて直接的に切替制御を行うようにしてもよい。例えば、制御ＩＣ３１は、電気機器の負荷情報に基づいて、今後、電気機器の負荷が増大すると見込まれる場合には、実際に負荷が増大する前に事前に複数の電力変換部２６を制御し、駆動状態の電力変換部２６の数を相対的に多くしデュアルコンバータ状態とする。これにより、スイッチング電源２０１は、電気機器の負荷増大に対して予め駆動状態の電力変換部２６の数を多くしておくことで、当該負荷の増大にそなえておくことができる。同様に、制御ＩＣ３１は、今後、電気機器の負荷が低下すると見込まれる場合には、実際に負荷が低下する前に事前に複数の電力変換部２６を制御し、駆動状態の電力変換部２６の数を相対的に少なくしシングルコンバータ状態とする。これにより、スイッチング電源２０１は、電気機器の負荷低下に対して予め駆動状態の電力変換部２６の数を少なくしておくことで、当該負荷の低下にそなえておくことができる。なお、上記のように、電気機器の負荷低下にそなえてシングルコンバータ状態とする制御は、あくまでも電気負荷で要求される電力を満たせる範囲で行うものである。
【００６７】
この場合、制御ＩＣ３１は、例えば、図５の制御とは別ルーチンとして、図８に示すような制御を行えばよい。
【００６８】
当該図８の制御では、制御ＩＣ３１は、まず、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂが停止中であるか否かを判定する（ステップＳＴ３０１）。
【００６９】
制御ＩＣ３１は、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂが停止中であると判定した場合、言い換えれば、シングルコンバータ状態であると判定した場合（ステップＳＴ３０１：Ｙｅｓ）、上位ＥＣＵ３００から取得した電気機器の負荷情報に基づいて、今後、電気機器の負荷が所定値より大きくなると見込まれるか否かを判定する（ステップＳＴ３０２）。ここで、所定値は、電気機器の負荷に対して予め設定される閾値であり、各電力変換部２６の容量等に応じて設定される。制御ＩＣ３１は、電気機器の負荷が所定値より大きくならないと判定した場合（ステップＳＴ３０２：Ｎｏ）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ３０１に戻る。
【００７０】
制御ＩＣ３１は、電気機器の負荷が所定値より大きくなると見込まれると判定した場合（ステップＳＴ３０２：Ｙｅｓ）、切替装置３２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４をオンとし、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂを駆動状態としてデュアルコンバータ状態に切り替えて（ステップＳＴ３０３）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ３０１に戻る。
【００７１】
制御ＩＣ３１は、ステップＳＴ３０１にて、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂが駆動中であると判定した場合、言い換えれば、デュアルコンバータ状態であると判定した場合（ステップＳＴ３０１：Ｎｏ）、上位ＥＣＵ３００から取得した電気機器の負荷情報に基づいて、今後、電気機器の負荷が所定値以下となると見込まれるか否かを判定する（ステップＳＴ３０４）。制御ＩＣ３１は、電気機器の実際の負荷が所定値以下とはならないと判定した場合（ステップＳＴ３０４：Ｎｏ）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ３０１に戻る。
【００７２】
制御ＩＣ３１は、電気機器の負荷が所定値以下となると見込まれると判定した場合（ステップＳＴ３０４：Ｙｅｓ）、切替装置３２のスイッチＳＷ３、ＳＷ４をオフとし、エリアＢ、すなわち、第２電力変換部２６ｂを停止状態としてシングルコンバータ状態に切り替えて（ステップＳＴ３０５）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ３０１に戻る。
【００７３】
なお、本実施形態の制御ＩＣ３１は、第１電力変換部２６ａが故障している等の異常を検知した場合には、上述のように当該第１電力変換部２６ａを停止状態とし、第２電力変換部２６ｂを駆動状態とすると共に、さらに上位ＥＣＵ３００に電力変換部２６の一部に異常が発生している旨の通知を行うようにしてもよい。この場合のフローの一例を図９に示す。
【００７４】
当該図９の制御では、制御ＩＣ３１は、例えば、電源回路２の入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流等に基づいて電力変換部２６の故障等の異常が発生したか否かを判定する（ステップＳＴ４０１）。制御ＩＣ３１は、異常が発生していないと判定した場合（ステップＳＴ４０１：Ｎｏ）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ４０１に戻る。制御ＩＣ３１は、異常が発生した（異常あり）と判定した場合（ステップＳＴ４０１：Ｙｅｓ）、上位ＥＣＵ３００に電力変換部２６の一部に異常が発生している旨の通知を行い（ステップＳＴ４０２）、本制御フローを終了し、ステップＳＴ４０１に戻る。そして、上位ＥＣＵ３００は、制御ＩＣ３１から電力変換部２６の一部に異常が発生している旨の通知を受信した場合、例えば、電気機器の負荷に対して上限制限を行うようにしてもよい。
【００７５】
以上で説明したスイッチング電源２０１は、制御装置３によって電源回路２の電力変換効率ηを演算し、当該演算した電力変換効率ηに基づいて、各電力変換部２６の駆動状態／停止状態を個別に切り替える制御を実行するので、実際の電力変換効率ηが最適となるように各電力変換部２６の状態を切り替えることができる。この結果、スイッチング電源２０１は、電力変換効率ηを向上することができる。
【００７６】
さらに、以上で説明したスイッチング電源２０１によれば、制御装置３は、電源回路２が変換した電力が供給される電気機器の負荷情報を取得し、当該負荷情報に基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行可能である。したがって、スイッチング電源２０１は、今後の負荷変動を見込んで電力変換部２６の切替制御を行うことができる。これにより、スイッチング電源２０１は、例えば、電気機器の負荷増大に対して予め駆動状態の電力変換部２６の数を多くしておくことができ、当該負荷の増大にそなえておくことができ、また、電気機器の負荷低下に対して予め駆動状態の電力変換部２６の数を少なくしておくことができ、当該負荷の低下にそなえておくことができる。この結果、スイッチング電源２０１は、電気機器の負荷の変動等に対して電力変換効率ηが一時的に悪化することを抑制することができるので、電力変換効率ηを向上することができる。
【００７７】
なお、上述した本発明の実施形態に係るスイッチング電源は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係るスイッチング電源は、以上で説明した各実施形態、変形例の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。
【００７８】
以上の説明では、電源回路２は、スイッチング方式の降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路であるものとして説明したが、これに限らず、例えば、スイッチング方式の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ回路であってもよいし、スイッチング素子を備えた他の回路であってもよい。また、電源回路２は、直流電源にかえて、他の電源回路等から入力電圧Ｖｉｎが供給される入力端子を含んで構成されるものであってもよく、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ回路の一部に組み込まれるものであってもよい。
【００７９】
また、制御ＩＣ３１は、以上で説明した負荷率の比較を、単純に負荷電流値に基づいて行ってもよい。また、制御ＩＣ３１は、例えば、第１電力変換部２６ａに相当するエリアＡの配線抵抗を他のエリアＢと同等とすることで、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を省略することも可能である。
【００８０】
以上の説明では、複数のトランジスタ２３は、トランジスタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈの合計８つであるものとして説明したが、これに限らず、９つ以上であってもよいし、少なくとも２つ以上あれば７つ以下であってもよい。複数の電力変換部２６は、第１電力変換部２６ａと第２電力変換部２６ｂとの２つであるものとして説明したがこれに限らず、３つ以上であってもよい。また、以上の説明では、第１電力変換部２６ａと第２電力変換部２６ｂとは、共に４つのトランジスタ２３を含んで構成されるものとして説明したが、これに限らず、それぞれ少なくとも１つ以上のトランジスタ２３を含んで構成されればよい。また、第１電力変換部２６ａと第２電力変換部２６ｂとは、トランジスタ２３の数（言い換えれば、電力変換容量）が同等でなくてもよく、一方が相対的に少なく他方が相対的に多い構成であってもよい。つまり、電源回路２は、少なくとも複数の電力変換部２６を備えていればよく、各電力変換部２６（各エリア）に搭載するスイッチング素子（トランジスタ２３）の数は、スイッチング素子を駆動する回路、又は、スイッチング素子の仕様の範囲内であれば何個使用してもよい。
【００８１】
以上の説明では、制御ＩＣ３１は、電力変換効率ηと負荷率とに基づいて、複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行可能であるものとして説明したが、負荷率にかかわらず電力変換効率ηに基づいて複数の電力変換部２６を制御し、個別に駆動状態と停止状態とを切り替える制御を実行するようにしてもよい。この場合、制御ＩＣ３１は、例えば、最適な目標電力変換効率ηｔを予め設定しておくと共に、実測した電力変換効率ηが当該目標電力変換効率ηｔに収束するように、駆動状態にある電力変換部２６の数を調節するフィードバック制御によって、電力変換部２６の切替制御を実行するようにしてもよい。
【００８２】
以上の説明では、駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１と停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２とは、ヒステリシスαが設定されているものとして説明したが、これに限らない。すなわち、［ヒステリシスα＝０］とし、［駆動判定用負荷率規定値Ｔｈ１１＝停止判定用負荷率規定値Ｔｈ１２］としてもよい。同様に、駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１と停止判定用効率規定値Ｔｈ２２とは、ヒステリシスβが設定されているものとして説明したが、これに限らない。すなわち、［ヒステリシスβ＝０］とし、［駆動判定用効率規定値Ｔｈ２１＝停止判定用効率規定値Ｔｈ２２］としてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１、２０１    スイッチング電源
２    電源回路
３、２０３    制御装置
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇ、２３ｈ    トランジスタ
２６    電力変換部
３１    制御ＩＣ
３００    上位ＥＣＵ
【図１】
2015233379.tif 000003
【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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