(57)【要約】【課題】降圧に用いられる複数のスイッチの中で一又は複数のスイッチが故障した場合であっても、安定した電圧を出力することができる降圧装置の提供。【解決手段】降圧装置２では、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ（ｎ：３以上の整数）夫々のオン／オフを、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／ｎずつ異なるｎ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返す。これにより、入力端子Ｔ１に印加された電圧が降圧され、降圧された電圧が出力端子Ｔ２から出力される。制御部２１は、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個が故障していると判定した場合、故障していると判定したｋ（ｋ：自然数）個のスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチ夫々のオン／オフを、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／（ｎ−ｋ）ずつ異なるｎ−ｋ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返す。【選択図】図１
2015008603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に印加された電圧を降圧し、降圧した電圧を出力端子から出力するように構成してあり、夫々の一端が前記入力端子に接続されているｎ（ｎ：３以上の整数）個のスイッチと、夫々の一端が該ｎ個のスイッチ夫々の他端に接続され、夫々の他端が出力端子に接続されているｎ個のコイルとを備え、前記ｎ個のスイッチ夫々のオン／オフを、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／ｎずつ異なるｎ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返すことによって降圧を行う降圧装置において、
前記ｎ個のスイッチ夫々について故障しているか否かを判定する判定手段を備え、
前記ｎ個のスイッチ中の少なくとも１個について該判定手段が故障していると判定した場合に、故障していると判定したｋ（ｋ：自然数）個のスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチ夫々のオン／オフを、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／（ｎ−ｋ）ずつ異なるｎ−ｋ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返すように構成してあること
を特徴とする降圧装置。
【請求項２】
前記ｎ個のコイル夫々に流れる電流の値を検出する検出手段を備え、
前記判定手段は、該検出手段が検出した電流値が所定値未満である場合、前記検出手段が前記所定値未満の電流値を検出したコイルの一端に接続しているスイッチが故障していると判定するように構成してあること
を特徴とする請求項１に記載の降圧装置。
【請求項３】
前記入力端子には発電機の出力電圧が印加されており、
前記ｎ個のスイッチ中の少なくとも１個について前記判定手段が故障していると判定した場合に前記出力電圧を低減する低減手段を備えること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の降圧装置。
【請求項４】
前記低減手段は、前記判定手段が故障していると判定したスイッチの個数が多い程、前記出力電圧を大きく低減するように構成してあること
を特徴とする請求項３に記載の降圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加された電圧を降圧する降圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、車両には、エンジンと連動して発電する発電機の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を負荷に印加する電源システム（例えば、特許文献１参照）が搭載されている。
【０００３】
図６は従来の電源システムの要部構成を示すブロック図である。この電源システム８では、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々の一端は発電機８２の一端に接続している。スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々の他端には、コイル８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ夫々の一端と、ダイオード８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ夫々のカソードとが接続されている。コイル８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄ夫々の他端はコンデンサ８５及び負荷８６の一端が接続されている。ダイオード８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄ夫々のアノード、発電機８２の負極端子、並びに、コンデンサ８５及び負荷８６夫々の他端は接地されている。
【０００４】
制御部８７は、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々にハイレベル及びローレベルの電圧からなる４つのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを出力することによって、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々のオン／オフを繰り返す。具体的には、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々がハイレベルの電圧である場合に、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々はオンであり、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々がローレベルの電圧である場合に、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々はオフである。
【０００５】
制御部８７がスイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々のオン／オフを繰り返すことによって、発電機８２が出力した直流の出力電圧は降圧され、降圧された電圧は、コンデンサ８５によって平滑された後、負荷に印加される。
【０００６】
図７は従来の電源システム８の降圧動作を説明するためのタイミングチャートである。図７には、制御部８７が出力するＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々に応じてスイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄをオン／オフすることによって、コイル８３ａ，８３ｂ，８４ｃ，８４ｄ夫々に流れる電流の値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとが示されている。更に、図７には、電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄの合計値Ｉｓが示されている。図７では、ハイレベルの電圧を「Ｈ」で示し、ローレベルの電圧を「Ｌ」で示している。
【０００７】
ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々の周期及びデューティは同一であり、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々の位相は９０°ずつシフトしている。また、電流値Ｉａは、ＰＷＭ信号Ａがハイレベルである期間、徐々に上昇し、ＰＷＭ信号Ａがローレベルである期間、徐々に低下する。電流値Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ夫々も、電流値Ｉａと同様に、ＰＷＭ信号Ｂ，Ｃ，Ｄがハイレベルである期間、徐々に上昇し、ＰＷＭ信号Ｂ，Ｃ，Ｄがローレベルである期間、徐々に低下する。
【０００８】
ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々の周期及びデューティは同一であるため、電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ夫々の最大値及び最小値は一致している。更に、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々の位相は９０°ずつシフトしているので、電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ夫々の最大値及び最小値も４分の１周期ずつずれている。このため、電流値Ｉｓのリップルは小さく、負荷８６に安定した電圧が印加される。このように、電源システム８では、複数のスイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々のオン／オフを繰り返して発電機８２の出力電圧を降圧することによって、負荷８６に安定した電圧が印加される。
【０００９】
また、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々がハイレベルの電圧からローレベルの電圧へ立ち下がる立ち下がり時点で、電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄは同一の最大値となる。このため、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ夫々が正常にオン／オフしている場合、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々の立ち下がり時点で電流値Ｉｓも同一の最大値となる。言い換えると、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ中に故障しているスイッチがある場合、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々の立ち下がり時点における電流値Ｉｓは一致しない。
【００１０】
電源システム８では、制御部８７は、ＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々の立ち下がり時点で、電流値Ｉｓを検出し、連続して検出した４つの電流値Ｉｓが一致していない場合、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ中に常に開放状態となって故障しているスイッチがあると判定する。
【００１１】
制御部８７は、故障しているスイッチがあると判定した場合、発電機８２の出力電圧を低減し、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄの中で故障したスイッチを除く他の３つのスイッチに多量の電流が流れて、他の３つのスイッチが発火することを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１３−４６５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の電源システム８では、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ中に故障しているスイッチがある場合に、故障しているスイッチと、故障していないスイッチの個数を特定することができない。このため、制御部８７は、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄの中で正常にオン／オフするスイッチのみにＰＷＭ信号を出力することができず、更には、出力するＰＷＭ信号夫々の位相を、正常にオン／オフするスイッチの個数に応じて変更することができない。
【００１４】
従って、制御部８７は、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄの中に故障しているスイッチがあると判定した後であっても、故障しているスイッチがあると判定する前と同じＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ夫々をスイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄに出力し続けなければならない。
【００１５】
図８は従来の電源システム８の問題点を説明するためのタイミングチャートである。図８においても、ハイレベルの電圧を「Ｈ」で示し、ローレベルの電圧を「Ｌ」で示している。図８には、スイッチ８１ｃが故障した場合におけるＰＷＭ信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、電流値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｄ，Ｉｓの推移とが示されている。スイッチ８１ｃが故障して電流値Ｉｃが常にゼロＡとなった場合、図８に示すように、電流値Ｉｓは時間の経過と共に大きく変動し、電流値Ｉｓのリップルは大きい。このため、従来の電源システム８には、スイッチ８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ中の少なくとも１個が故障した場合、負荷８６に不安定な電圧が印加されるという問題がある。例えば、負荷８６がライトである場合、不安定な電圧が印加されることによって負荷８６が発している光がちらつくという問題がある。
【００１６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、降圧に用いられる複数のスイッチの中で一又は複数のスイッチが故障した場合であっても、安定した電圧を出力することができる降圧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る降圧装置は、入力端子に印加された電圧を降圧し、降圧した電圧を出力端子から出力するように構成してあり、夫々の一端が前記入力端子に接続されているｎ（ｎ：３以上の整数）個のスイッチと、夫々の一端が該ｎ個のスイッチ夫々の他端に接続され、夫々の他端が出力端子に接続されているｎ個のコイルとを備え、前記ｎ個のスイッチ夫々のオン／オフを、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／ｎずつ異なるｎ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返すことによって降圧を行う降圧装置において、前記ｎ個のスイッチ夫々について故障しているか否かを判定する判定手段を備え、前記ｎ個のスイッチ中の少なくとも１個について該判定手段が故障していると判定した場合に、故障していると判定したｋ（ｋ：自然数）個のスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチ夫々のオン／オフを、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／（ｎ−ｋ）ずつ異なるｎ−ｋ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返すように構成してあることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、ｎ（ｎ：３以上の整数）個のスイッチ夫々の一端は入力端子に接続され、ｎ個のスイッチ夫々の他端はｎ個のコイル夫々の一端に接続されている。ｎ個のコイル夫々の他端には出力端子が接続されている。周期及びデューティが略同じであって位相が３６０°／ｎずつ異なるｎ個のＰＷＭ信号夫々を用いてｎ個のスイッチのオン／オフを各別に繰り返す。これにより、入力端子に印加された電圧は降圧され、降圧された電圧は出力端子から出力される。
【００１９】
ｎ個のＰＷＭ信号夫々について、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／ｎずつ異なるため、ｎ個のコイル夫々に流れる電流の最大値及び最小値は、同じであり、ｎ個のコイル夫々に流れる電流最大値又は最小値となる時点の間隔はｎ分の１周期ずつ異なる。このため、ｎ個のコイル夫々に流れる電流の値の合計、即ち、出力端子を流れる電流の値は、安定して推移し、出力端子から安定した電圧が出力される。
【００２０】
また、ｎ個のスイッチ夫々について故障しているか否かを判定する。ｎ個のスイッチ中の少なくとも１個について故障していると判定した場合、故障していると判定したｋ（ｋ：自然数）個のスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチ夫々のオン／オフを、周期及びデューティが略同じであり、位相が３６０°／（ｎ−ｋ）ずつ異なるｎ−ｋ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返す。従って、ｎ−ｋ個のコイル夫々に流れる電流の最大値及び最小値は同じであり、ｎ−ｋ個のコイル夫々に流れる電流の値が最大値又は最小値となる時点の間隔は（ｎ−ｋ）分の１周期ずつ異なる。このため、ｎ個のスイッチ中のｋ個が故障した場合であっても、ｎ−ｋ個のコイル夫々に流れる電流の合計値のリップルは小さく、出力端子から安定した電圧が出力される。
【００２１】
本発明に係る降圧装置は、前記ｎ個のコイル夫々に流れる電流の値を検出する検出手段を備え、前記判定手段は、該検出手段が検出した電流値が所定値未満である場合、前記検出手段が前記所定値未満の電流値を検出したコイルの一端に接続しているスイッチが故障していると判定するように構成してあることを特徴とする。
【００２２】
本発明にあっては、ｎ個のコイル夫々に流れる電流の値を検出し、検出した電流値が所定値未満である場合、所定値未満の電流値を検出したコイルの一端に接続しているスイッチが故障していると判定する。
スイッチが故障して常に開放状態である場合、故障しているスイッチの他端に接続されているコイルに流れる電流の値は低いため、ｎ個のスイッチ中の故障しているスイッチが特定される。
【００２３】
本発明に係る降圧装置は、前記入力端子には発電機の出力電圧が印加されており、前記ｎ個のスイッチ中の少なくとも１個について前記判定手段が故障していると判定した場合に前記出力電圧を低減する低減手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明にあっては、ｎ個のスイッチ中の少なくとも１個について故障していると判定した場合、入力端子に印加されている発電機の出力電圧を低減するので、故障していると判定されたスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチに多量の電流が流れて発火することが防止される。
【００２５】
本発明に係る降圧装置は、前記低減手段は、前記判定手段が故障していると判定したスイッチの個数が多い程、前記出力電圧を大きく低減するように構成してあることを特徴とする。
【００２６】
本発明にあっては、ｎ個のスイッチ中の少なくとも１個について故障していると判定した場合、故障していると判定したスイッチの個数が多い程、入力端子に印加されている発電機の出力電圧を大きく低減する。このため、故障していると判定されたスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチに多量の電流が流れて発火することがより確実に防止される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、降圧に用いられる複数のスイッチの中で一又は複数のスイッチが故障した場合であっても、安定した電圧を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る電源システムの要部構成を示すブロック図である。
【図２】降圧装置の降圧動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】制御部が実行する位相変更処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】制御部が実行する位相変更処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】降圧装置における位相変更処理の効果を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の電源システムの要部構成を示すブロック図である。
【図７】従来の電源システムの降圧動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】従来の電源システムの問題点を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る電源システムの要部構成を示すブロック図である。この電源システム１は、好適に車両に搭載され、降圧装置２、発電機３及び負荷４を備える。降圧装置２は入力端子Ｔ１及び出力端子Ｔ２を有する。降圧装置２について、入力端子Ｔ１には、発電機３の正極端子が接続され、出力端子Ｔ２には負荷４の一端が接続されている。発電機３の負極端子、及び、負荷４の他端は接地されている。
【００３０】
発電機３は、図示しないエンジンと連動して交流電圧を発生し、発生した交流電圧を直流電圧に整流する。発電機３は、整流した直流電圧を出力電圧として入力端子Ｔ１に印加する。発電機３は、更に、降圧装置２から発電機３が出力すべき出力電圧を示す電圧情報を受け付けた場合、電圧情報が示す出力電圧を出力する。
【００３１】
降圧装置２は、入力端子Ｔ１に印加された発電機３の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を出力端子Ｔ２から出力して負荷４に印加する。また、降圧装置２は、後述するスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの動作状態に応じて、電圧情報を発電機３に出力して発電機３の出力電圧を調整する。
負荷４は、ランプ又はワイパー等の電気機器であり、降圧装置２によって降圧された電圧を印加され、給電される。
【００３２】
降圧装置２は、端子Ｔ１，Ｔ２の他に、制御部２１、記憶部２２、報知部２３、コンデンサＣ１、ｎ（ｎ：３以上の整数）個のコイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ、ｎ個のダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ及びｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎを備える。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々の一端は入力端子Ｔ１に接続され、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々の他端は、コイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ夫々の一端に接続され、更に、ダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ夫々のカソードに接続されている。
【００３３】
コイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ夫々の他端は、出力端子Ｔ２と、コンデンサＣ１の一端とに接続されている。コンデンサＣ１の他端と、ダイオードＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎ夫々のアノードとは接地されている。出力端子Ｔ２は制御部２１に接続されており、制御部２１は、更に、記憶部２２及び報知部２３夫々に接続されている。
【００３４】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）又はバイポーラトランジスタ等の半導体トランジスタである。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々は、制御部２１から、ハイレベル及びローレベルの電圧からなるＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎを入力され、入力されたＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎに応じてオン／オフされる。
【００３５】
具体的には、ＰＷＭ信号１がハイレベルの電圧である場合、スイッチＳＷ１はオンであり、ＰＷＭ信号１がローレベルの電圧である場合、スイッチＳＷ１はオフである。スイッチＳＷ２，ＳＷ３，・・・，ＳＷｎ夫々も、スイッチＳＷ１と同様に、ＰＷＭ信号２，３，・・・，ｎに応じてオン／オフされる。
【００３６】
降圧装置２では、制御部２１は、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎを出力することによって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々のオン／オフを繰り返す。そして、制御部２１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々のオン／オフを、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎを用いて各別に繰り返すことによって、入力端子Ｔ１に印加された電圧発電機３の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を出力端子Ｔ２から出力する。
【００３７】
以下では、降圧装置２の降圧動作を説明する。図２は、降圧装置２の降圧動作を説明するためのタイミングチャートである。図２には、ｎ＝４である場合、即ち、降圧装置２が４つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を備える場合におけるタイミングチャートが示されている。具体的には、図２には、制御部２１が出力するＰＷＭ信号１，２，３，４の波形と、コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４夫々に流れる電流の電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４と、電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の合計値Ｉｔとが示されている。また、図２においては、ハイレベルの電圧が「Ｈ」で示され、ローレベルの電圧が「Ｌ」で示されている。
【００３８】
降圧装置２では、スイッチＳＷｐ、ダイオードＤｐ及びコイルＬｐ（ｐ＝１，２，・・・，ｎ）からなる回路夫々は、入力端子Ｔ１に印加された発電機３の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を出力端子Ｔ２から出力する回路として機能する。
以下では、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１及びコイルＬ１からなる回路の作用を説明する。スイッチＳＷｐ、ダイオードＤｐ及びコイルＬｐ（ｐ＝２，３，・・・，ｎ）からなる他の回路の作用については、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１及びコイルＬ１からなる回路の作用と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
ＰＷＭ信号１がハイレベルの電圧であってスイッチＳＷ１がオンである場合、電流が発電機３の正極端子からスイッチＳＷ１及びコイルＬ１を介して負荷４に流れ、発電機３の負極端子に戻り、電流値Ｉ１は徐々に上昇する。このとき、コイルＬ１にはエネルギーが蓄積され、コンデンサＣ１の両端には発電機３の出力電圧が印加される。
【００４０】
ＰＷＭ信号１がハイレベルの電圧からローレベルの電圧に切替わって、スイッチＳＷ１がオンからオフに切替わった場合、コイルＬ１に流れる電流が途絶えるため、コイルＬ１は自身に流れる電流を維持すべく、エネルギーを放出する。これにより、電流がコイルＬ１の他端から負荷４及びダイオードＤ１の順に流れ、コイルＬ１の一端に戻る。このとき、コンデンサＣ１の両端には電圧が印加される。コイルＬ１のエネルギーが放出されるにつれて、コイルＬ１に流れる電流の電流値Ｉ１は徐々に低下し、コンデンサＣ１の両端に印加される電圧は低下する。
【００４１】
コンデンサＣ１は、ＰＷＭ信号１が示すハイレベル及びローレベル夫々の電圧に応じてスイッチＳＷ１のオン／オフが繰り返されている間に印加された電圧を平滑化し、平滑化した電圧を出力端子Ｔ２から出力し、負荷４に印加する。スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１及びコイルＬ１からなる回路によって出力端子Ｔ２から出力される電圧は、ＰＷＭ信号１のデューティ、即ち、１周期間中にＰＷＭ信号１がハイレベルの電圧である期間の割合が大きい程、スイッチＳＷ１のオン期間が長くなるため、高い。
以上のように、スイッチＳＷ１、ダイオードＤ１及びコイルＬ１からなる回路は、入力端子Ｔ１に印加された電圧を降圧し、降圧した電圧を出力端子Ｔ２から出力する。
【００４２】
前述したように、スイッチＳＷｐ、ダイオードＤｐ及びコイルＬｐ（ｐ＝２，３，・・・，ｎ）からなる回路は、スイッチＳＷ１，ダイオードＤ１及びコイルＬ１からなる回路と同様に作用する。このため、電流値Ｉ２，Ｉ３，・・・，Ｉｎ夫々も、電流値Ｉ１と同様に、ＰＷＭ信号２，３，・・・ｎ夫々が示すハイレベル及びローレベルの電圧に応じて推移する。
【００４３】
制御部２１が出力するＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々の周期及びデューティは略同じであり、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々の位相は３６０°／ｎずつ異なっており、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々の波形はｎ分の１周期ずつシフトしている。図２では、ＰＷＭ信号１，２，３，４夫々の位相は９０°ずつ異なっており、ＰＷＭ信号１，２，３，４夫々の波形は４分の１周期ずつシフトしている。
【００４４】
このため、電流値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎ夫々の最大値及び最小値は略同一である。また、ｎ分の１周期ごとに電流値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎ夫々が順番に最大値となり、ｎ分の１周期ごとに電流値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎ夫々が順番に最小値となる。図２では、４分の１周期ごとに電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４夫々が順番に最大値となり、４分の１周期ごとに電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４夫々が順番に最小値となっている。
【００４５】
従って、電流値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎの合計値Ｉｔのリップルは、電流値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎのリップルよりも小さい。このため、出力端子Ｔ２から出力される電圧のリップルも小さく、出力端子Ｔ２から安定した電圧が出力される。
【００４６】
制御部２１は、出力端子Ｔ２の電圧を検出し、検出した電圧値の高低に応じて、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々のデューティを小大に調整する。これにより、降圧装置２が出力端子Ｔ２から所定の電圧を出力することができる。
【００４７】
制御部２１は、更に、ｎ個のコイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ夫々に流れる電流の値を、電流センサＡ１，Ａ２，・・・，Ａｎを用いて検出し、検出した電流値に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々について、故障して常に開放状態であるか否かを判定する。制御部２１は、判定結果に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々に出力するＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎの位相を変更する位相変更処理を行う。制御部２１は検出手段及び判定手段として機能する。制御部２１は、位相変更処理を行う過程で、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々についての故障の判定結果に基づく出力電圧を示す電圧情報を発電機３に出力して、発電機３の出力電圧を低減する。
【００４８】
記憶部２２には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の故障しているスイッチを示す故障情報が記憶されており、記憶部２２に記憶してある故障情報は制御部２１によって書き換えられる。また、記憶部２２には、降圧装置２が備えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの総数ｎが記憶されている。更に、記憶部２２には、位相シフト量ΔＰが記憶されており、記憶部２２に記憶してある位相シフト量ΔＰは故障情報と同様に、制御部２１によって書き換えられる。
【００４９】
報知部２３は、外部への報知を指示する報知指示を制御部２１から受け付けた場合、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個が故障した旨を外部に報知する。報知部２３は、図示しないランプの点灯、又は、図示しない表示部へのメッセージの表示等によって報知を行う。
【００５０】
図３及び図４は、制御部２１が実行する位相変更処理の手順を示すフローチャートである。位相変更処理では、制御部２１は変数ｉ，ｍを用い、変数ｉ，ｍは記憶部２２に記憶されている。変数ｉ，ｍ夫々は自然数である。
【００５１】
まず、制御部２１は、変数ｉを１に設定し（ステップＳ１）、変数ｉがスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの総数ｎ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。制御部２１は、変数ｉが総数ｎ以下であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、電流センサＡｉを用いてコイルＬｉに流れる電流の値を検出し（ステップＳ３）、検出した電流値が予め設定されている基準値未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００５２】
これにより、制御部２１は、コイルＬｉの一端に接続されているスイッチＳＷｉが故障して常に開放状態であるか否かを判定する。ＰＷＭ信号ｉが示すハイレベル及びローレベル夫々の電圧に応じてスイッチＳＷｉのオン／オフが正常に繰り返されている場合、前述したように、スイッチＳＷｉがオフである期間もコイルＬｉに一定の電流値以上の電流が流れる。
【００５３】
一方で、スイッチＳＷｉが故障して常に開放状態である場合、コイルＬｉが全てのエネルギーを放出した後、コイルＬｉには電流は流れず、ゼロＡとなる。従って、前述した一定の電圧値未満であり、ゼロＡを超える基準値を予め設定し、制御部２１は、ステップＳ３で検出した電流値が基準値未満であるか否かに基づいてスイッチＳＷｉが故障しているか否かを判定することができる。制御部２１は、ステップＳ３で検出した電流値が基準値未満である場合にスイッチＳＷｉは故障であると判定し、ステップＳ３で検出した電流値が基準値以上である場合にスイッチＳＷｉは故障していないと判定する。
【００５４】
制御部２１は、ステップＳ３で検出した電流値が基準値未満であると判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、スイッチＳＷｉが故障しているとして、記憶部２２に記憶してある故障情報が示すスイッチにスイッチＳＷｉを追加する（ステップＳ５）。制御部２１は、ステップＳ３で検出した電流値が基準値以上であると判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、又は、ステップＳ５を実行した後、変数ｉを１だけインクリメントする（ステップＳ６）。
【００５５】
制御部２１は、ステップＳ６を実行した後、処理をステップＳ２に戻す。制御部２１は、変数ｉが総数ｎを超えるまで、ステップＳ３からステップＳ６の処理を行う。これにより、制御部２１は、ｎ個のコイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ夫々に流れる電流の値を検出し、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々について故障しているか否かを判定する。
【００５６】
制御部２１は、変数ｉが総数ｎを超えている、即ち、変数ｉがｎ＋１であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、記憶部２２に記憶してある故障情報に基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中に故障しているスイッチがあるか否かを判定する（ステップＳ７）。
【００５７】
ここで、制御部２１は、記憶部２２に記憶してある故障情報に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個が示されている場合には、故障しているスイッチがあると判定し、記憶部２２に記憶してある故障情報がスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中のいずれも示していない場合、故障しているスイッチはないと判定する。
【００５８】
制御部２１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中に故障しているスイッチがあると判定した場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、電圧情報を発電機３に出力することによって発電機３の出力電圧を低減する（ステップＳ８）。ここで、制御部２１は、故障情報が示しているスイッチ、即ち、ステップＳ４で故障していると判定したスイッチの個数が多い程、低い出力電圧を示す電圧情報を発電機３に出力し、発電機３の出力電圧を大きく低減する。
【００５９】
このように、降圧装置２では、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個について故障していると判定した場合に発電機３の出力電圧を低減し、出力電圧の低減幅は、故障していると判定したスイッチの個数が多い程大きい。このため、故障していると判定されたスイッチを除く他のスイッチに多量の電流が流れて発火することが確実に防止される。制御部２１は低減手段としても機能する。
【００６０】
制御部２１は、ステップＳ８を実行した後、報知指示を報知部２３に与えることによって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個が故障した旨を外部に報知する（ステップＳ９）。これにより、使用者にスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個が故障していることを通知することができる。
次に、制御部２１は、記憶部２２に記憶してある位相シフト量ΔＰを３６０°／（ｎ−ｋ）に設定する（ステップＳ１０）。ここで、ｋは、故障情報が示すスイッチの個数、即ち、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの中で故障しているスイッチの個数を示す自然数である。
【００６１】
次に、制御部２１は、変数ｉを再び１に設定し（ステップＳ１１）、記憶部２２に記憶してある故障情報を参照することによって、スイッチＳＷｉが故障しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。制御部２１は、スイッチＳＷｉが故障していると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＰＷＭ信号ｉの出力を停止し（ステップＳ１３）、変数ｉを１だけインクリメントし（ステップＳ１４）、処理をステップＳ１２に戻す。制御部２１は、故障していないスイッチＳＷｉが見つかるまで、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を実行する。
【００６２】
制御部２１は、ステップＳＷｉが故障していないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＰＷＭ信号ｉを、位相シフトを行う場合に基準とする基準ＰＷＭ信号に設定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１１からＳ１５の処理では、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々が故障しているか否かを順番に判定し、最初に故障していないと判定したスイッチをオン／オフするＰＷＭ信号を基準ＰＷＭ信号に設定する。例えば、スイッチＳＷ１が故障していない場合、ＰＷＭ信号１が基準ＰＷＭ信号に設定される。
【００６３】
次に制御部２１は、変数ｍを１に設定し（ステップＳ１６）、変数ｉを１だけインクリメントし（ステップＳ１７）、変数ｉが総数ｎ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。制御部２１は、変数ｉが総数ｎ以下であると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、記憶部２２に記憶してある故障情報を参照することによって、スイッチＳＷｉが故障しているか否かを判定する（ステップＳ１９）。
【００６４】
制御部２１は、スイッチＳＷｉが故障していると判定した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ＰＷＭ信号ｉの出力を停止し（ステップＳ２０）、処理をステップＳ１７に戻し、ステップＳ１７で変数ｉを１だけインクリメントした後、再びステップＳ１８を実行する。また、制御部２１は、スイッチＳＷｉが故障していないと判定した場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、ＰＷＭ信号ｉの位相をステップＳ１５で設定した基準ＰＷＭ信号の位相に対して、ｍ×ΔＰだけシフトする（ステップＳ２１）。その後、制御部２１は、変数ｍを１だけインクリメントし（ステップＳ２２）、処理をステップＳ１７に戻し、ステップＳ１７で変数ｉを１だけインクリメントした後、再びステップＳ１８を実行する。
【００６５】
変数ｉが総数ｎを超えるまで、ステップＳ１８の判定が繰り返され、ステップＳ１９からＳ２２の処理が行われる。これにより、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの中で、故障していないｎ−ｋ個のスイッチのオン／オフに用いられるｎ−ｋ個のＰＷＭ信号夫々の位相がΔＰずつ異なるように変更される。
【００６６】
例えば、５個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷ５夫々のオン／オフを５つのＰＷＭ信号１，２，３，４，５用いて繰り返す降圧装置２において、スイッチＳＷ１，ＳＷ４が故障した場合、ＰＷＭ信号３，５夫々の位相が、ステップＳ１５で基準ＰＷＭ信号に設定されたＰＷＭ信号２の位相に対してΔＰ及び２×ΔＰだけシフトされる。これにより、故障していない３個のスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ５のオン／オフに用いられる３個のＰＷＭ信号２，３，５夫々の位相がΔＰずつ異なるように変更される。
【００６７】
従って、ステップＳ７でスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個について故障していると判定した場合に、故障していると判定したｋ個のスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチ夫々のオン／オフが、周期及びデューティが略同じであり、位相がΔＰずつ異なるｎ−ｋ個のＰＷＭ信号を用いて各別に繰り返される。
【００６８】
制御部２１は、故障しているスイッチがないと判定した場合（ステップＳ７：ＮＯ）、又は、変数ｉが総数ｎを超えていると判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、位相変更処理を終了する。
【００６９】
制御部２１は、位相変更処理を所定期間ごとに繰り返し実行する。
なお、制御部２１は、位相変更処理の開始時点で、記憶部２２に記憶してある故障情報にスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の少なくとも１個を示している場合には、ステップＳ７で故障情報に示されているスイッチの個数が増加したときにステップＳ８を実行し、該スイッチの個数が変わらないときに処理を終了するように制御部２１を構成してもよい。
【００７０】
図５は降圧装置２における位相変更処理の効果を示すタイミングチャートである。図５には、（ｎ＝）４個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４中のスイッチＳＷ３が故障した場合に制御部２１が出力するＰＷＭ信号１，２，３，４と、電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ４と、電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の合計値Ｉｔとが示されている。図５においても、ハイレベルの電圧が「Ｈ」で示され、ローレベルの電圧が「Ｌ」で示されている。
【００７１】
位相が３６０°／４（＝９０°）ずつ異なる図２に示すようなＰＷＭ信号１，２，３，４が出力されてスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４夫々のオン／オフが正常に繰り返されている状態で、スイッチＳＷ３が故障して電流値Ｉ３がゼロＡとなった場合、ＰＷＭ信号１，２，４夫々の位相は、３６０°／３（＝１２０°）ずつ異なる位相に変更される。ＰＷＭ信号１，２，４夫々の周期及びデューティは、スイッチＳＷ３が故障する前と同様に、略同じであるため、電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ４夫々の最大値及び最小値は略同じである。更に、電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ４夫々は、順番に、３分の１周期ごとに最大値となり、３分の１周期ごとに最小値となる。このため、スイッチＳＷ３が故障して電流値Ｉ３がゼロＡとなった後であっても、電流値Ｉｔのリップルは小さく、降圧装置２は出力端子Ｔ２から安定した電圧が出力される。
【００７２】
以上のように、降圧装置２では、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎの中でｋ個のスイッチが故障した場合であっても、故障していないｎ−ｋ個のスイッチ夫々の他端に接続してあるｎ−ｋ個のコイル夫々に流れる電流の最大値及び最小値は同じである。更には、ｎ−ｋ個のコイル夫々に流れる電流の値が最大値又は最小値となる時点の間隔は（ｎ−ｋ）分の１周期ずつ異なる。このため、ｎ個のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中のｋ個が故障した場合であっても、故障していないｎ−ｋ個のスイッチ夫々の他端に接続してあるｎ−ｋ個のコイル夫々に流れる電流の合計値のリップルは小さく、出力端子Ｔ２から安定した電圧が出力される。
【００７３】
なお、制御部２１がＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々のデューティを調整する構成は、検出した出力端子Ｔ２の電圧の高低に応じて調整する構成に限定されない。例えば、制御部２１は、出力端子Ｔ２を流れる電流を検出し、検出した電流値の高低に応じて、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々のデューティを小大に調整してもよい。これにより、降圧装置２が出力端子Ｔ２から所定の電流を流すことができる。
【００７４】
また、電源システム１は、正極端子が発電機３の正極端子に接続され、負極端子が接地される蓄電池、例えばバッテリを備えてもよい。この場合、発電機３が出力電圧を出力している間、蓄電池は充電され、発電機３が発電していない間、蓄電池の出力電圧は降圧装置２の入力端子Ｔ２に印加される。降圧装置２は、入力端子Ｔ１に印加された発電機３又は蓄電池の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を出力端子Ｔ２から負荷４に印加する。
【００７５】
また、制御部２１は、ステップＳ８で、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の故障しているスイッチの個数が多い程、発電機３の出力電圧を大きく低減しなくてもよい。制御部２１は、ステップＳ８で、例えば、故障しているスイッチの個数に無関係に発電機３の出力電圧を所定の幅だけ低減してもよい。この場合であっても、出力電圧の低減幅を大きく設定することによって、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ中の故障しているｋ個のスイッチを除くｎ−ｋ個のスイッチに多量の電流が流れて発火することを防止することができる。
【００７６】
また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々が、ｋ個のスイッチが故障して自身に流れる電流が増加した場合であっても発火しないように構成してある場合には、制御部２１は、ステップＳ８で発電機３の出力電圧を低減しなくてもよい。
【００７７】
更に、制御部２１は、コイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ夫々について検出した電流値が基準値以下であるか否かに基づいて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々が故障しているか否かを判定しなくてもよい。前述したように、電流値Ｉ１，Ｉ２，・・・，Ｉｎ夫々は、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々がハイレベルの電圧からローレベルの電圧への立ち下がり時点で同一の最大値になり、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々がローレベルの電圧からハイレベルの電圧への立ち上がり時点で同一の最小値になる。
【００７８】
従って、制御部２１は、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々の立ち下がり時点（又は立ち上がり時点）で、ＰＷＭ信号１，２，・・・，ｎ夫々に対応するコイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎに流れる電流の値を検出し、検出したｎ個の電流値の中から、同一でない電流値の電流が流れているコイルの一端に接続してあるスイッチが故障していると判定してもよい。
【００７９】
また、制御部２１は、コイルＬ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ夫々について検出した電流値を用いて、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々の故障を判定しなくてもよい。制御部２１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ夫々の故障を各別に判定することができればよい。
【００８０】
開示された実施の形態は、全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。本発明の範囲は上述の説明ではなく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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８１】
２  降圧装置
２１  制御部（判定手段、検出手段、低減手段）
Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌｎ  コイル
ＳＷ１，ＳＷ２，・・・，ＳＷｎ  スイッチ
Ｔ１  入力端子
Ｔ２  出力端子
【図１】
2015008603.tif 000003
【図２】
2015008603.tif 000004
【図３】
2015008603.tif 000005
【図４】
2015008603.tif 000006
【図５】
2015008603.tif 000007
【図６】
2015008603.tif 000008
【図７】
2015008603.tif 000009
【図８】
2015008603.tif 000010