(57)【要約】【課題】パワーカードを用いる簡便な構成の電圧変換器を提供する。【解決手段】スイッチングアーム１１，１２，１３が、高圧電路１４からグランド電路１５に向かって直列に設けられ、バッテリ２３とリアクトル２０とがスイッチングアーム１３と並列に接続され、バッテリ２５とリアクトル２１とがスイッチングアーム１２，１３と並列に接続され、スイッチングアーム１１は、互いに逆並列に接続される２つのスイッチング素子３１，３２とグランド電路１５から高圧電路１４に向かう方向に電流が流れるように設けられたダイオード３７とを含み、樹脂で一体にモジュール化された第２パワーカード５０で構成され、スイッチングアーム１２，１３は、スイッチング素子３３，３４とダイオード３５，３６とが逆並列に接続され、樹脂で一体にモジュール化された第１パワーカード４０で構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２、第３のスイッチングアームと２つのリアクトルを含み、２つのバッテリと出力電路との間で電圧変換を行う電圧変換器であって、
前記出力電路は、第１の電路と前記第１の電路よりも電位の低い第２の電路とを含み、
前記第１、第２、第３のスイッチングアームは、前記第１の電路から前記第２の電路に向かって直列に設けられ、
一方のバッテリと一方のリアクトルが前記第３のスイッチングアームと並列に接続され、
他方のバッテリと他方のリアクトルが前記第２、第３のスイッチングアームと並列に接続され、
前記第１のスイッチングアームは、互いに逆並列に接続される２つのスイッチング素子と、前記第２の電路から前記第１の電路に向かう方向に電流が流れるように設けられたダイオードとを含む第２の半導体素子モジュールで構成され、
前記第２、第３のスイッチングアームは、２つのスイッチング素子が直列に接続され、各スイッチング素子にそれぞれダイオードが逆並列に設けられた第１の半導体素子モジュールで構成されていること、
を特徴とする電圧変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧変換器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子をオン・オフ動作させてバッテリの電圧を昇圧して出力電路に出力するとともに、出力電路の電圧を降圧してバッテリに充電する電圧変換器を用いた電源システムが多く用いられている。また、このような電圧変換器を構成するスイッチング素子とダイオード（フリーホイールダイオード）を樹脂で一体にモジュール化したパワーカード（半導体素子モジュール）としたり（例えば、特許文献１参照）、２つのスイッチング素子を直列に接続し、各スイッチング素子にそれぞれフリーホイールダイオードを逆並列に接続し、これらの素子を樹脂で一体にモジュール化して大電力放熱型のパワーカード（半導体素子モジュール）としたりすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このようなパワーカード（半導体素子モジュール）を用いると、電圧変換器を簡単に構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０３６２３号公報
【特許文献２】特開２００８−３００６２７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、１つのバッテリの電圧を昇降圧する電圧変換器では、スイッチング素子がオン故障（常時オンとなってしまう故障）、或いは、オフ故障（常時オフとなってしまう故障）となった場合には電源供給ができなくなってしまう。このため、例えば、２つのバッテリと３つのスイッチング素子を用い、一つのスイッチング素子がオン故障、或いはオフ故障となった場合には、一方のバッテリを切り離し、他方のバッテリから電源供給可能な電源システムも検討されている。しかし、特許文献１，２に記載されたようなパワーカードを用いてこのようなフェールセーフ性の高い電圧変換器を構成すると、パワーカードの入出力端子間の接続が複雑なってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、半導体素子モジュールを用いた簡便な構成の電圧変換器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】
本発明の電圧変換器は、第１、第２、第３のスイッチングアームと２つのリアクトルとを含み、２つのバッテリと出力電路との間で電圧変換を行う電圧変換器であって、前記出力電路は、第１の電路と前記第１の電路よりも電位の低い第２の電路とを含み、前記第１、第２、第３のスイッチングアームは、前記第１の電路から前記第２の電路に向かって直列に設けられ、一方のバッテリと一方のリアクトルが前記第３のスイッチングアームと並列に接続され、他方のバッテリと他方のリアクトルが前記第２、第３のスイッチングアームと並列に接続され、前記第１のスイッチングアームは、互いに逆並列に接続される２つのスイッチング素子と、前記第２の電路から前記第１の電路に向かう方向に電流が流れるように設けられたダイオードとを含む第２の半導体素子モジュールで構成され、前記第２、第３のスイッチングアームは、２つのスイッチング素子が直列に接続され、各スイッチング素子にそれぞれダイオードが逆並列に設けられた第１の半導体素子モジュールで構成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、半導体素子モジュールを用いる簡便な構成の電圧変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態における電圧変換器の構成を示す系統図である。
【図２】パワーカード（半導体素子モジュール）を用いて構成した本発明の実施形態における電圧変換器の配線図である。
【図３】本発明の実施形態における電圧変換器においてリアクトルに電力をチャージする際の電流の流れを示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態における電圧変換器においてリアクトルにチャージされた電力を出力電路に出力する際の電流の流れを示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態の電圧変換器において、第２スイッチング素子がオフ故障した場合にリアクトルに電力をチャージする際の電流の流れを示す説明図である。
【図６】本発明の実施形態の電圧変換器において、第２スイッチング素子がオフ故障した場合にリアクトルにチャージした電力を出力電路に出力する際の電流の流れを示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態の電圧変換器において、第２スイッチング素子がオン故障した場合にリアクトルに電力をチャージする際の電流の流れを示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態の電圧変換器において、第２スイッチング素子がオン故障した場合にリアクトルにチャージした電力を出力電路に出力する際の電流の流れを示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態の電圧変換器において、第１スイッチング素子がオン故障した場合にリアクトルに電力をチャージする際の電流の流れを示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態の電圧変換器において、第１スイッチング素子がオン故障した場合にリアクトルにチャージした電力を出力電路に出力する際の電流の流れを示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態の電圧変換器において、第４スイッチング素子がオン故障した場合にリアクトルに電力をチャージする際の電流の流れを示す説明図である。
【図１２】本発明の実施形態の電圧変換器において、第４スイッチング素子がオン故障した場合にリアクトルにチャージした電力を出力電路に出力する際の電流の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の電圧変換器１０は、第１、第２、第３のスイッチングアーム１１，１２，１３と第１、第２リアクトル２０，２１を含み、第１、第２の２つのバッテリ２３，２５と負荷（図せず）が接続される出力電路２６との間で電圧変換を行う電圧変換器１０である。出力電路２６は、第１の電路である高圧電路１４と高圧電路１４よりも電位の低い第２の電路であるグランド電路１５とを含み、第１、第２、第３のスイッチングアーム１１，１２，１３は、高圧電路１４からグランド電路１５に向かって直列に設けられている。第１のスイッチングアーム１１は、第１スイッチング素子３１のエミッタ、コレクタがそれぞれ第２スイッチング素子３２のコレクタ、エミッタと結線されている、つまり、第１スイッチング素子３１と第２スイッチング素子３２とは逆並列に接続されている。そして、第２スイッチング素子３２のコレクタからエミッタに向かってダイオード３７が接続されている。また、第２、第３のスイッチングアーム１２，１３はそれぞれ第３、第４スイッチング素子３３，３４にダイオード３５，３６が逆並列に接続されたものである。第１〜第４スイッチング素子３１〜３４は、例えば、ＩＧＢＴ等のスイッチングトランジスタである。
【００１０】
第２のスイッチングアーム１２と第３のスイッチングアーム１３の間の第２接続点１８とグランド電路１５との間には、第１電路１９が配置され、第１電路１９には第１リアクトル２０が接続されている。また、第１電路１９とグランド電路１５との間には、第１バッテリ２３が第３スイッチングアーム１３と並列に接続されている。電圧変換器１０と第１バッテリ２３との間には、第１バッテリ２３と電圧変換器１０との接続を入り切りする第１システムメインリレー２２が配置されている。また、第１のスイッチングアーム１１と第２のスイッチングアーム１２の間の第１接続点１６とグランド電路１５との間には、第２電路１７が配置され、第２電路１７には第２リアクトル２１が接続されている。また、第２電路１７とグランド電路１５との間には、第２バッテリ２５が第２、第３スイッチングアーム１２，１３と並列に接続されている。電圧変換器１０と第２バッテリ２５との間には、第２バッテリ２５と電圧変換器１０との接続を入り切りする第２システムメインリレー２４が配置されている。そして、高圧電路１４の一端には高圧側出力電路２６ａが接続され、グランド電路１５の一端にはグランド側出力電路２６ｂが接続されている。各出力電路２６ａ，２６ｂには図示しない負荷が接続される。各電路２６ａ，２６ｂから出力される電圧は、昇圧電圧（高電圧ＶＨ）である。このように、電圧変換器１０にシステムメインリレー２２，２４、第１、第２バッテリ２３，２５を接続すると２つのバッテリを用いた電源システム１００が構成される。
【００１１】
次に、図２を参照しながら第１、第２の半導体素子モジュールである、第１、第２パワーカード４０，５０を用いて先に説明した電圧変換器１０を構成した場合について説明する。図２に示すように、第１パワーカード４０は、第３、第４スイッチング素子３３，３４を直列に接続し、各スイッチング素子３３，３４にそれぞれダイオード３５，３６を逆並列に接続し、これらの素子を樹脂で一体にモジュール化したものである。１つのスイッチング素子と１つのダイオードの対は一つのスイッチングアームを構成するから、第１パワーカード４０は、２つのスイッチングアームを直列に接続したものである。第１パワーカード４０は、４つの信号端子４１〜４４と３つの第１〜第３入出力端子４５〜４７とを備えている。信号端子４１，４３はそれぞれ第３、第４スイッチング素子３３，３４のゲートに接続され、信号端子４２は、第３スイッチング素子３３のエミッタと第４スイッチング素子３４のコレクタとの接続点１８に接続され、信号端子４４は第４スイッチング素子３４のエミッタに接続されている。第１入出力端子４５は第４スイッチング素子３４のエミッタに接続され、第２入出力端子４６は第３スイッチング素子３３のエミッタと第４スイッチング素子３４のコレクタとの接続点１８に接続され、第３入出力端子４７は第３スイッチング素子３３のコレクタに接続されている。
【００１２】
図２に示すように、第２パワーカード５０は、第１パワーカード４０のような従来型のパワーカードにおいて、１つのダイオードの実装をやめ、第１スイッチング素子３１のエミッタと第２スイッチング素子３２のコレクタ及び、第１スイッチング素子３１のコレクタと第２スイッチング素子３２のエミッタを内部配線で接続し、つまり、第１、第２スイッチング素子３１，３２を逆並列に接続し、第２スイッチング素子３２のコレクタからエミッタの向き（第１スイッチング素子３１のエミッタからコレクタの向き）にダイオード３７を接続し、これらの素子を樹脂で一体にモジュール化したものである。第２パワーカード５０は、４つの信号端子５１〜５４と第４、第５入出力端子５５，５６を備えている。信号端子５１，５３はそれぞれ第１、第２スイッチング素子３１，３２のゲートに接続され、信号端子５２は第１スイッチング素子３１のエミッタと第２スイッチング素子３２のコレクタとの接続点に接続され、信号端子５４は第２スイッチング素子３２のエミッタに接続されている。また、第４入出力端子５５は第１スイッチング素子３１のエミッタと第２スイッチング素子のコレクタとの接続点に接続され、第５入出力端子５６は第１スイッチング素子３１のコレクタに接続されている。
【００１３】
図２に示すように、第１パワーカード４０の第３入出力端子４７と第２パワーカード５０の第４入出力端子５５とをバスバー６３で接続し、第１パワーカード４０の第２入出力端子４６にバスバー６２を接続し、バスバー６２には第１リアクトル２０を介して第１システムメインリレー２２のプラス側端子２２ａとを接続する。第１パワーカード４０の第１入出力端子４５と第１システムメインリレー２２のマイナス側端子２２ｂをバスバー６０で接続し、第１システムメインリレー２２のプラス側端子２２ａ、マイナス側端子２２ｂにそれぞれバッテリ２３のプラス側とマイナス側とを接続する。第１バスバー６０は図１に示す電圧変換器１０のグランド電路１５である。また、第２パワーカード５０の第４入出力端子５５にはバスバー６４を接続し、バスバー６４には第２リアクトル２１を介して第２システムメインリレー２４のプラス側端子２４ａを接続し、第２システムメインリレー２４のマイナス側端子２４ｂはバスバー６０に接続する。そして、第２システムメインリレー２４のプラス側端子２４ａ、マイナス側端子２４ｂにそれぞれ第２バッテリ２５のプラス側とマイナス側とを接続する。また、第１パワーカード４０の第１入出力端子４５にはバスバー６１を接続する。バスバー６１は、第１入出力端子４５を介して図１に示す電圧変換器１０のグランド電路１５であるバスバー６０に接続される。第２パワーカード５０の第５入出力端子５６にはバスバー６５を接続する。バスバー６５，６１は電圧変換器１０の出力電路２６を構成する（なお、出力電路２６は、高圧側出力電路２６ａ，グランド側出力電路２６ｂにより構成される）。バスバー６５，６１は図示しない負荷に接続される。また、各信号端子４１〜４４，５１〜５４は制御部７０に接続される。
【００１４】
このように、各パワーカード４０，５０、各リアクトル２０，２１、各システムメインリレー２２，２４、各バッテリ２３，２５、制御部７０を接続すると、第２パワーカード５０の第１、第２スイッチング素子３１，３２の対とダイオード３７の組み、第１パワーカード４０の第３スイッチング素子３３とダイオード３５の対、第１パワーカード４０の第４スイッチング素子３４とダイオード３６の対は、高圧電路１４からグランド電路１５に向かって直列に接続されることになるので、図１を参照して説明した第１、第２、第３のスイッチングアーム１１、１２、１３を構成する。また、第２パワーカード５０のダイオード３７は、グランド電路１５から高圧電路１４に向かって電流が流れる方向に配置される。また、図２に示すように、第１バッテリ２３は、第４スイッチング素子３４と並列に接続されており、第２バッテリ２５は第３、第４スイッチング素子３３，３４と並列に接続されている。以上述べた通りであるから、各パワーカード４０，５０、各リアクトル２０，２１を図２のように接続すると図１を参照して説明した電圧変換器１０が構成され、それに各システムメインリレー２２，２４、各バッテリ２３，２５を接続すると２つのバッテリを用いる電源システム１００が構成される。
【００１５】
このように構成された電圧変換器１０は、以下に説明するように、一つのスイッチング素子がオン故障、あるいはオフ故障となっても昇圧電圧を供給し続けることが可能なフェールセーフ性の高い電圧変換器である。以下、図３から図１２を参照しながら本実施形態の電圧変換器１０の動作について説明する。なお、以下の説明では、第１〜第４スイッチング素子３１〜３４は、Ｓ１〜Ｓ４、第１、第２リアクトル２０，２１はＬ１、Ｌ２、第１、第２バッテリ２３、２５はＢ１、Ｂ２と、ダイオード３５，３６，３７は、Ｄ３，Ｄ４，Ｄ１と、第１、第２システムメインリレーはＳＭＲ１、ＳＭＲ２と簡略表記として説明する。なお、図３〜図１２において、オンとなっているスイッチング素子は実線で示し、オフとなっているスイッチング素子は破線で示す。
【００１６】
＜電圧変換器の基本動作＞
図２に示す制御部７０は、図３に示すように、Ｓ３，Ｓ４をオン（第２，第３スイッチングアームをオン）、Ｓ１，Ｓ２をオフ（第１スイッチングアームをオフ）としてＢ１→Ｌ１→Ｓ４→Ｂ１と電流の流れる回路Ｒ１と、Ｂ２→Ｌ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｂ２と電流の流れる回路Ｒ２とを形成し、Ｂ１によりＬ１に電気エネルギをチャージするとともに、Ｂ２によりＬ２に電気エネルギをチャージする。次に制御部７０は、図４に示すように、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をオン（第１，第２スイッチングアームをオン）とし、Ｓ４をオフ（第３スイッチングアームをオフ）として、Ｂ１→Ｌ１→Ｄ３→（Ｓ２＋Ｄ１）→高圧電路１４→グランド電路１５→Ｂ１と電流の流れる回路Ｒ３と、Ｂ２→Ｌ２→（Ｓ２＋Ｄ１）→高圧電路１４→グランド電路１５→Ｂ２と電流の流れる回路Ｒ４とを形成し、Ｌ１，Ｌ２にチャージされた電力を昇圧して出力電路２６から負荷（図示せず）に出力する。また、この際、高圧電路１４→Ｓ１→Ｓ３→Ｌ１→Ｂ１→グランド電路１５→高圧電路１４と電流の流れる回路Ｒ５と、高圧電路１４→Ｓ１→Ｌ２→Ｂ２→グランド電路１５→高圧電路１４と電流の流れる回路Ｒ６とが同時に形成されるので、負荷による回生電力がある場合には回生電力が降圧されてＢ１，Ｂ２に充電される。なお、電力回生時には、電流が回路Ｒ１、回路Ｒ２を逆方向に流れて各リアクトル２０，２１に蓄積されている電力により各バッテリ２３，２５を充電する。
【００１７】
＜Ｓ２オフ故障の際の動作＞
次に図５、図６を参照しながら第２スイッチング素子３２の制御系統が故障し、Ｓ２がオフ故障となった場合の動作について説明する。なお、図５、図６ではオフ故障状態のＳ２は、電流の流れの方向を破線の矢印で示す。Ｓ２はエミッタが高圧電路１４に接続されコレクタがグランド電路１５側となっているので、故障にかかわらず高圧の電流は高圧電路１４からＳ２を通ってＳ３側に流れてこない。同様に、Ｄ１はグランド電路１５から高圧電路１４の方向に電流が流れるように配置されているので、高圧の電流は高圧電路１４からＤ１を通ってＳ３側に流れてこない。Ｓ１は故障していないので、図５に示すように、Ｓ１をオフとし、Ｓ３，Ｓ４をオンとすると、図３を参照して説明したような回路Ｒ１，Ｒ２が形成され、各バッテリ２３，２５により各リアクトル２０，２１がチャージされる。そして、図６に示すように、Ｓ１をオン、Ｓ４をオフとすると、電流がオフ故障のＳ２を流れずにＤ１のみを流れる点のみが図４を参照して説明した回路Ｒ３、回路Ｒ４と異なる回路Ｒ３´（Ｂ１→Ｌ１→Ｄ３→Ｄ１→高圧電路１４→グランド電路１５→Ｂ１）、回路Ｒ４´（Ｂ２→Ｌ２→Ｄ１→高圧電路１４→グランド電路１５→Ｂ２）が形成される。また、Ｓ１は故障せずに通常動作をしているので、図４を参照して説明したときと同様の回路Ｒ５，回路Ｒ６が形成される。この回路Ｒ３´、回路Ｒ４´、回路Ｒ５，回路Ｒ６により、Ｌ１，Ｌ２にチャージされた電力を昇圧して出力電路２６から負荷（図示せず）に出力し、負荷による回生電力を降圧してＢ１，Ｂ２に充電できる。このように、本実施形態の電圧変換器１０は、Ｄ１を備えていることにより、Ｓ２がオフ故障した場合でも、通常動作と変わらない昇降圧動作を行うことができる。
【００１８】
＜Ｓ２オン故障の際の動作＞
次にＳ２がオン故障した場合の動作について説明する。Ｓ２がオン故障となった場合には、Ｓ２はＤ１と同様、グランド電路１５側から高圧電路１４側にのみ電流を流すダイオードとして機能する。このため、図７、図８に示すように、図３、図４を参照して説明したときと同様の回路Ｒ１〜回路Ｒ６を形成することができ、通常動作と同様の昇降圧動作を行うことができる。
【００１９】
＜Ｓ１オン故障の際の動作＞
次に図９、図１０に示すようにＳ１がオン故障（制御部７０からの指令によりオフにできず、オンの状態が継続してしまう故障）となった場合の動作について説明する。なお、図９、図１０ではオン故障状態のＳ１は電流の流れ方向を示す矢印で示す。Ｓ１がオン故障の場合に図３で説明したように、Ｓ３，Ｓ４を同時にオンとすると、高圧電路１４とグランド電路１５とが短絡してしまうので、Ｓ３，Ｓ４を同時にオンとすることができなくなる。しかし、図３を参照して説明したようにＢ２によりＬ２に電力をチャージする回路Ｒ２を形成する場合には、必ずＳ３，Ｓ４を同時にオンとすることが必要となる。一方、図３を参照して説明したように、Ｂ１により電力をチャージする回路Ｒ１を形成する場合には、Ｓ３をオンとする必要はない。このため、Ｓ１がオン故障となると、Ｂ２の電圧を昇圧して出力することができなくなるが、Ｂ１の電圧を昇圧出力することは可能である。ところが、Ｂ２の電圧を昇圧出力できない状態で、Ｂ２が電圧変換器１０に接続されたままになると、Ｂ１の電圧を昇圧出力する際にＢ１の昇圧電圧がＢ２に印加されＢ１からＢ２に電流が流れてしまい、Ｂ２に過電圧が掛ってしまう場合がある。そこで、Ｓ１がオン故障となった場合には、制御部７０は、図９に示すように、ＳＭＲ２オフとしてＢ２を電圧変換器１０から切り離す。そして、制御部７０は、図９に示すように、Ｓ２，Ｓ３をオフ、Ｓ４をオンとし、先に図３を参照して説明した回路Ｒ１を形成し、Ｂ１によりＬ１をチャージする。次に、制御部７０は、図１０に示すようにＳ４をオフ、Ｓ３をオンとして先に図４を参照して説明した回路Ｒ３を形成し、Ｌ１にチャージされた電力を出力電路２６から負荷に出力する。負荷からの回生電力がある場合には、回路Ｒ５によってＢ１を充電する。このように、電圧変換器１０は、Ｓ１がオン故障となった場合でも、Ｂ１の電圧を昇圧して負荷に供給することができる。また、Ｓ１がオン故障の状態でＳ２がオフ故障した場合でも図９に示すように回路Ｒ１を構成することができ、図１０に示す状態ではダイオード３７によってＬ１にチャージされた電流を出力電路２６から負荷に出力することができる。また、Ｓ２がオン故障の場合も図９に示す回路Ｒ１を形成することができ、図１０の状態ではダイオード３７とＳ２とからＬ１にチャージされた電流を出力電路２６から負荷に出力することができる。このように、本実施形態の電圧変換器１０は、Ｓ１がオン故障の場合、Ｓ２のオン故障、オフ故障に拘わらず、Ｂ１の電圧を昇圧して負荷に供給することができる。
【００２０】
＜Ｓ４オン故障の際の動作＞
次に、図１１、図１２に示すように、Ｓ４がオン故障となった場合（制御部７０からの指令によりオフにできず、オンの状態が継続してしまう故障）となった場合の動作について説明する。なお、図１１、図１２ではオン故障状態のＳ４は電流の流れ方向を示す矢印で示す。Ｓ４がオン故障となると、図３に示す回路Ｒ１が形成された状態が継続することとなるので、Ｂ１が短絡状態となってしまう。そこで、制御部７０は、Ｓ４がオン故障の場合には、図１１に示すように、ＳＭＲ１をオフとしてＢ１を電圧変換器１０から切り離す。次に制御部７０は、図１２に示すように、Ｓ１，Ｓ２をオフ、Ｓ３をオンとしてＢ２によりＬ２をチャージし、図１１に示すように、Ｓ１，Ｓ２をオン、Ｓ３をオフとしてＬ２にチャージした電力を出力電路２６から負荷に出力する。負荷からの回生電力がある場合には、図８に示す回路Ｒ６によってＢ２を充電する。このように、電圧変換器１０は、Ｓ４がオン故障となった場合でも、Ｂ２の電圧を昇圧して負荷に供給することができる。また、Ｓ４がオン故障の状態でＳ２がオフ故障した場合でも図１２に示すように回路Ｒ２を構成することができ、図１１に示す状態ではダイオード３７によってＬ１にチャージされた電流を出力電路２６から負荷に出力することができる。また、Ｓ２がオン故障の場合も図１２に示す回路Ｒ２を形成することができ、図１１の状態ではダイオード３７とＳ２とからＬ１にチャージされた電流を出力電路２６から負荷に出力することができる。このように、本実施形態の電圧変換器１０は、Ｓ４がオン故障の場合、Ｓ２のオン故障、オフ故障に拘わらず、Ｂ２の電圧を昇圧して負荷に供給することができる。
【００２１】
図３、図４を参照して説明したように、本実施形態の電圧変換器１０の基本動作では、Ｓ３は常時オンとなっているので、Ｓ３がオン故障となった場合でも図３、図４を参照して説明したような基本動作は可能である。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態の電圧変換器１０は、第２スイッチング素子３２の制御回路が故障し、第２スイッチング回路がオフ故障或いはオン故障となっても、他のスイッチング素子を動作させて通常の昇降圧動作をすることができる。さらに、本実施形態の電圧変換器１０は、その他のスイッチング素子３１，３３，３４の中のいずれの一つがオン故障となっても、２つのバッテリ２３、２５のいずれか一方を切り離すことにより、他方のバッテリの電圧を昇圧して負荷に供給することができる電圧変換器である。また、図２を参照して説明したように、本実施形態の電圧変換器１０は、第１パワーカード４０及び、第１パワーカード４０に若干の変更を加えた第２パワーカード５０を用いることにより簡便に構成することができる。更に、本実施形態の電圧変換器１０では、第１スイッチングアーム１１でスイッチング素子（ＩＧＢＴ）３２とダイオード３７とを並列に用いているので、この部分にダイオードのみを用いている電圧変換器に比べて電圧降下を小さく抑えることができ、電圧変換器１０の損失を低減することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  電圧変換器、１１  第１スイッチングアーム、１２  第２スイッチングアーム、１３  第３スイッチングアーム、１４  高圧電路（出力線）、１５  グランド電路（出力線）、１６，１８  接続点、１７  第１電路、１９  第２電路、２０  第１リアクトル、２１  第２リアクトル、２２  第１システムメインリレー、２２ａ，２４ａ  プラス側端子、２２ｂ，２４ｂ  マイナス側端子、２３  第１バッテリ、２４  第２システムメインリレー、２５  第２バッテリ、２６  出力電路、２６ａ  高圧側出力端子、２６ｂ  接地側出力端子、３１〜３４  スイッチング素子、３５〜３７  ダイオード、４０  第１パワーカード、５０  第２パワーカード、４１〜４４、５１〜５４  信号端子、４５〜４７、５５，５６  入出力端子、６０〜６５  バスバー、７０  制御部、１００  電源システム、Ｒ１〜Ｒ６、Ｒ３´、Ｒ４´  回路。
【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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