【手続補正書】
【提出日】平成30年3月8日(2018.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷と接続された高電圧側の第１の電力線および低電圧側の第２の電力線の間の直流電圧を制御するための電源システムであって、
第１の直流電源と、
第２の直流電源と、
前記第１および第２の直流電源と前記第１および第２の電力線との間で直流電力変換を実行するための電力変換器と、
前記電力変換器における前記直流電力変換を制御するための制御装置を備え、
前記電力変換器は、
第１のリアクトルと、
第２のリアクトルと、
前記制御装置からの制御信号に応答したオンオフ制御によって、前記第１および第２のリアクトルを経由する電流経路を切換えるように構成された複数のスイッチング素子とを含み、
前記制御装置は、前記第１および第２の電力線の間に前記第１および第２の直流電源ならびに前記第１および第２のリアクトルが直列に接続される第１の動作期間を含むように前記直流電力変換を実行する第１の動作モードを適用する場合であって、前記直流電圧を前記第１および第２の直流電源の電圧の和に相当する第１の電圧よりも低い電圧に制御するときには、前記第１の動作期間と第２の動作期間とが交互に現れるように、前記複数のスイッチング素子のオンオフを制御し、
前記第２の動作期間において、前記第１および第２の直流電源は、前記第１および第２のリアクトルをそれぞれ経由して、前記第１および第２の電力線の間に並列に電気的に接続される、電源システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記第１の動作モードを適用する場合であって、前記直流電圧を前記第１の電圧よりも高い電圧に制御するときには、前記第１の動作期間と第３の動作期間とが交互に現れるように、前記複数のスイッチング素子のオンオフを制御し、
前記第３の動作期間において、前記第１および第２の直流電源は、前記第１および第２の電力線の両方を含む電流経路を形成することなく、前記第１の直流電源が前記第１のリアクトルとの間で電流経路を形成し、かつ、前記第２の直流電源が前記第２のリアクトルとの間で電流経路を形成する、請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１の動作モードを適用する場合であって、前記直流電圧を前記第１の電圧よりも低い電圧に制御するときには、前記第１および第２の直流電源の電圧の低下に従って、前記第１および第２の動作期間の和に対する前記第１の動作期間の比率を増加させ、前記直流電圧を前記第１の電圧よりも高い電圧に制御するときには、前記第１および第２の直流電源の電圧の増加に従って、前記第１および第３の動作期間の和に対する前記第１の動作期間の比率を増加させる、請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記複数のスイッチング素子は、
第１のノードおよび前記第１の電力線の間に電気的に接続された第１のスイッチング素子と、
第２のノードおよび前記第１のノードの間に電気的に接続された第２のスイッチング素子と、
第３のノードおよび前記第２のノードの間に電気的に接続された第３のスイッチング素子と、
前記第２の直流電源の負極端子と電気的に接続された前記第２の電力線と、前記第３のノードとの間に電気的に接続された第４のスイッチング素子とを有し、
前記第１のリアクトルは、前記第２のノードと前記第２の電力線との間に、前記第１の直流電源と直列に電気的に接続され、
前記第２のリアクトルは、前記第１および第３のノードの間に、前記第２の直流電源と直列に電気的に接続され、
前記第１の動作期間においては、前記第１および第３のスイッチング素子がオンされる一方で、前記第２の動作期間においては、前記第１、第２および第４のスイッチング素子がオンされる、請求項１記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第１の動作モードを適用する場合であって、前記直流電圧を前記第１および第２の直流電源の電圧の和よりも高い電圧に制御するときには、前記第１の動作期間と第３の動作期間とが交互に現れるように、前記複数のスイッチング素子のオンオフを制御し、
前記第３の動作期間において、前記第２、第３および第４のスイッチング素子がオンされる、請求項４記載の電源システム。
【請求項６】
前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフは、ローレベル期間およびハイレベル期間を有する第１および第２の制御パルス信号に従って制御され、
前記第１の制御パルス信号は、前記直流電圧に対する前記第１の直流電源の電圧の比が小さくなる程前記ハイレベル期間の比率が大きくなるように生成され、
前記第２の制御パルス信号は、前記直流電圧に対する前記第２の直流電源の電圧の比が小さくなる程前記ハイレベル期間の比率が大きくなるように生成され、
前記第１および第２の制御パルス信号は、前記第１および第２の制御パルス信号のうちの所定の一方のパルス制御信号が前記ハイレベル期間から前記ローレベル期間へ遷移するタイミングにおいて、他方のパルス制御信号が前記ローレベル期間から前記ハイレベル期間へ遷移するように生成され、
制御装置は、前記第１の動作モードにおいて、前記第１および第２の制御パルス信号の少なくとも一方が前記ローレベル期間であるときに前記第１のスイッチング素子をオンし、前記第１および第２の制御パルス信号の少なくとも一方が前記ハイレベル期間であるときに前記第３のスイッチング素子をオンし、前記第１および第２の制御パルス信号の両方が前記ハイレベル期間または前記ローレベル期間であるときに前記第２および第４のスイッチング素子をオンする、請求項５記載の電源システム。
【請求項７】
前記複数のスイッチング素子は、
第１のノードおよび前記第１の電力線の間に電気的に接続された第１のスイッチング素子と、
第２のノードおよび前記第１のノードの間に電気的に接続された第２のスイッチング素子と、
第３のノードおよび前記第２のノードの間に電気的に接続された第３のスイッチング素子と、
前記第２の直流電源の負極端子と電気的に接続された前記第２の電力線と、前記第３のノードとの間に電気的に接続された第４のスイッチング素子とを有し、
前記第１のリアクトルは、前記第２のノードと前記第１の電力線との間に、前記第１の直流電源と直列に電気的に接続され、
前記第２のリアクトルは、前記第１および第３のノードの間に、前記第２の直流電源と直列に電気的に接続され、
前記第１の動作期間においては、前記第２および第４のスイッチング素子がオンされる一方で、前記第２の動作期間においては、前記第１、第３および第４のスイッチング素子がオンされる、請求項１記載の電源システム。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第１の動作モードを適用する場合であって、前記直流電圧を前記第１および第２の直流電源の電圧の和よりも高い電圧に制御するときには、前記第１の動作期間と第３の動作期間とが交互に現れるように、前記複数のスイッチング素子のオンオフを制御し、
前記第３の動作期間において、前記第１、第２および第３のスイッチング素子がオンされる、請求項７記載の電源システム。
【請求項９】
前記第１から第４のスイッチング素子のオンオフは、ローレベル期間およびハイレベル期間を有する第１および第２の制御パルス信号に従って制御され、
前記第１の制御パルス信号は、前記直流電圧に対する前記第１の直流電源の電圧の比が小さくなる程前記ハイレベル期間の比率が大きくなるように生成され、
前記第２の制御パルス信号は、前記直流電圧に対する前記第２の直流電源の電圧の比が小さくなる程前記ハイレベル期間の比率が大きくなるように生成され、
前記第１および第２の制御パルス信号は、前記第１および第２の制御パルス信号のうちの所定の一方のパルス制御信号が前記ハイレベル期間から前記ローレベル期間へ遷移するタイミングにおいて、他方のパルス制御信号が前記ローレベル期間から前記ハイレベル期間へ遷移するように生成され、
制御装置は、前記第１の動作モードにおいて、前記第１および第２の制御パルス信号の少なくとも一方が前記ローレベル期間であるときに前記第４のスイッチング素子をオンし、前記第１および第２の制御パルス信号の少なくとも一方が前記ハイレベル期間であるときに前記第２のスイッチング素子をオンし、前記第１および第２の制御パルス信号の両方が前記ハイレベル期間または前記ローレベル期間であるときに前記第１および第３のスイッチング素子をオンする、請求項８記載の電源システム。
【請求項１０】
前記電力変換器は、
前記第１の電力線と第１のノードとの間に電気的に接続される第１の半導体素子と、
前記第２の電力線と前記第１のノードとの間に電気的に接続される第２の半導体素子と、
第２のノードと、前記第２の電力線との間に電気的に接続される第３の半導体素子と、
前記第１の電力線と前記第２のノードとの間に電気的に接続される第４の半導体素子と、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間に電気的に接続される第５の半導体素子とを含み、
前記複数のスイッチング素子は、前記第１から第５の半導体素子の各々に配置されたスイッチング素子を有し、
前記第１から第５の半導体素子の各々は、前記スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードを有し、
前記第１のリアクトルは、前記第１のノードと前記第２の電力線との間に、前記第１の直流電源と直列に電気的に接続され、
前記第２のリアクトルは、前記第２のノードと前記第１の電力線の間に、前記第２の直流電源と直列に電気的に接続され、
前記第１の動作期間においては、前記第５の半導体素子によって前記第１および第２のノード間に電流経路が形成される一方で、前記第２の動作期間においては、前記第１および第３の半導体素子の前記スイッチング素子がオンされるとともに、前記第５の半導体素子によって、少なくとも前記第１のノードから前記第２のノードへ向かう電流経路が遮断される、請求項１記載の電源システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記第１の動作モードを適用する場合であって、前記直流電圧を前記第１および第２の直流電源の電圧の和よりも高い電圧に制御するときには、前記第１の動作期間と第３の動作期間とが交互に現れるように、前記複数のスイッチング素子のオンオフを制御し、
前記第３の動作期間において、前記第２および第４の半導体素子の前記スイッチング素子がオンされるとともに、前記第５の半導体素子によって、少なくとも前記第２のノードから前記第１のノードへ向かう電流経路が遮断される、請求項１０記載の電源システム。
【請求項１２】
各前記スイッチング素子のオンオフは、ローレベル期間およびハイレベル期間を有する第１および第２の制御パルス信号に従って制御され、
前記第１の制御パルス信号は、前記第１の直流電源からの出力を制御するための第１のデューティ比が大きくなる程前記ハイレベル期間の比率が大きくなるように生成され、
前記第２の制御パルス信号は、前記第２の直流電源からの出力を制御するための第２のデューティ比が大きくなる程前記ハイレベル期間の比率が大きくなるように生成され、
前記第１および第２の制御パルス信号は、前記第１および第２の制御パルス信号のうちの所定の一方のパルス制御信号が前記ハイレベル期間から前記ローレベル期間へ遷移するタイミングにおいて、他方のパルス制御信号が前記ローレベル期間から前記ハイレベル期間へ遷移するように生成され、
前記制御装置は、前記第１の動作モードにおいて、前記第１および第２の制御パルス信号の両方が前記ハイレベル期間であるときに前記第２および第４の半導体素子の前記スイッチング素子をオンし、前記第１および第２の制御パルス信号の両方が前記ローレベル期間であるときに前記第１および第３の半導体素子の前記スイッチング素子をオンし、前記第１および第２の制御パルス信号の一方が前記ハイレベル期間である一方で他方が前記ローレベル期間であるときに、前記第５の半導体素子の前記スイッチング素子をオンする、請求項１１記載の電源システム。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記第１および第２の直流電源と前記第１および第２の電力線との間で並列に直流電圧変換を実行するための第２の動作モードを適用する場合には、
前記制御装置は、前記第２の動作モードにおいて、前記第１の直流電源からの出力を制御するための第１のデューティ比に従って前記第２の半導体素子の前記スイッチング素子のオンオフを制御するとともに、前記第２の直流電源からの出力を制御するための第２のデューティ比に従って前記第４の半導体素子の前記スイッチング素子のオンオフを制御し、
前記第５の半導体素子において、前記第２および第４の半導体素子の両方で前記スイッチング素子がオンしている期間では少なくとも前記第２のノードから第１のノードへ向かう電流経路が非形成とされる、請求項１０記載の電源システム。
【請求項１４】
前記第１および第３の半導体素子のいずれか一方において、前記複数のスイッチング素子のうちの対応するスイッチング素子の配置が省略され、
前記第１の半導体素子において前記スイッチング素子の配置が省略されるときには、前記第２の半導体素子において前記ダイオードの配置がさらに省略され、
前記第３の半導体素子において前記スイッチング素子の配置が省略されるときには、前記第４の半導体素子において前記ダイオードの配置がさらに省略される、請求項１０記載の電源システム。
【請求項１５】
前記第５の半導体素子は、
前記第１のノードから前記第２のノードへ向かう電流経路を前記第１および第２のノード間に形成するオン状態と当該電流経路を遮断するオフ状態とを前記制御装置からの信号に応答して選択的に形成するための第１のサブスイッチング素子と、
前記第２のノードから前記第１のノードへ向かう電流経路を前記第１および第２のノード間に形成するオン状態と当該電流経路を遮断するオフ状態とを前記制御装置からの信号に応答して選択的に形成するための第２のサブスイッチング素子とを含む、請求項１０または１１記載の電源システム。