特許 7629759 ＤＣ／ＤＣコンバータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-05

(45)【発行日】2025-02-14

(54)【発明の名称】ＤＣ／ＤＣコンバータ

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20250206BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 H

H02M3/155 W

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021036760

(22)【出願日】2021-03-08

(65)【公開番号】P2022136925

(43)【公開日】2022-09-21

【審査請求日】2024-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】510123839

【氏名又は名称】ニデックモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155712

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 尚

(72)【発明者】

【氏名】横田 求

(72)【発明者】

【氏名】小原 悠司

【審査官】冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１７６６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７５８８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ３／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インダクタ、上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子から構成された１相のコンバータと、
前記上側スイッチング素子をＯＮとＯＦＦとの間で切り替え、前記下側スイッチング素子をＯＮとＯＦＦとの間で切り替える制御部と
を備えたＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧よりも電圧閾値以上低くなると、前記上側スイッチング素子をＯＮにすることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項2】

インダクタ、上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子から構成された１相のコンバータと、
前記上側スイッチング素子をＯＮとＯＦＦとの間で切り替え、前記下側スイッチング素子をＯＮとＯＦＦとの間で切り替える制御部と、
を備えたＤＣ／ＤＣコンバータであって、
前記制御部は、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧よりも電圧閾値以上低くなり、且つ、
前記インダクタに流れる直流電流が電流閾値以上になると、
前記上側スイッチング素子をＯＮすることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。

【請求項3】

複数の前記１相のコンバータを備え、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、多相のＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１または２に記載のＤＣ／ＤＣコンバータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータに関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリ等の電源から供給される電圧を昇圧または降圧するＤＣ／ＤＣコンバータを経由してモータ駆動装置に電力供給を行う電源システムが知られている。当該電源システムには、モータに流れるリップル電流を吸収して電源電圧を安定化させるため、大容量の電源安定化コンデンサが設けられている。

【0003】

電源安定化コンデンサは、バッテリの負荷であるモータ駆動装置に並列接続される。特許文献１には、電源投入時などに、電源安定化コンデンサに予備充電を行うプリチャージ回路が開示されている。プリチャージ回路は、電源投入時などに、電源安定化コンデンサに向けて、電源から過大な突入電流が流れることを回避する。これにより、電源システム内のＤＣ／ＤＣコンバータ内に配置された半導体素子などが故障することを防止する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－３３６６０９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、上述の電源システムでは、プリチャージ回路が予備充電を行った後、モータ駆動装置に電力を供給している際にモータ駆動装置が突然停止すると、電源安定化コンデンサの電圧が電源電圧よりも低い場合には電源から電源安定化コンデンサに電流が流れ込む。

【0006】

この際、ＤＣ／ＤＣコンバータ内のスイッチング素子はＯＦＦしている。このため、電源から電源安定化コンデンサに流れ込む電流は、スイッチング素子に寄生するボディダイオードを通ることになる。この電流通過によりボディダイオードは発熱してしまう。

【0007】

本発明の一態様は、上記課題に鑑みたものであり、ＤＣ／ＤＣコンバータ内の発熱を低減することができるＤＣ／ＤＣコンバータを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るＤＣ／ＤＣコンバータは、インダクタ、上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子から構成された１相のコンバータと、前記上側スイッチング素子をＯＮとＯＦＦとの間で切り替え、前記下側スイッチング素子をＯＮとＯＦＦとの間で切り替える制御部とを備え、前記制御部は、予め定められた判定条件が満たされると、前記上側スイッチング素子をＯＮにする。

【0009】

上記構成において、ＤＣ／ＤＣコンバータが搭載された電気自動車に異常が発生し、電気自動車がブースト制御を停止した場合、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が入力電圧よりも低いと、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側から出力側に直流電流が流れてしまう。

【0010】

上記構成によれば、予め定められた判定条件が満たされた場合、制御部は、上側スイッチング素子をＯＮにする。それにより、ＤＣ／ＤＣコンバータの入力側から出力側に流れる直流電流は、上側スイッチング素子の寄生ダイオードであるボディダイオードには流れず、ボディダイオードよりも抵抗の小さい、上側スイッチング素子のチャネル部分を流れることになる。それゆえ、ＤＣ／ＤＣコンバータによれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ内の発熱を低減することができる。

【0011】

前記制御部は、前記インダクタに流れる直流電流が電流閾値以上になると、前記上側スイッチング素子をＯＮすることが好ましい。

【0012】

上記構成によれば、制御部は、ＤＣ／ＤＣコンバータのインダクタに流れる直流電流を計測することにより、予め定められた判定条件が満たされるか否かを判定することができる。

【0013】

前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧よりも電圧閾値以上低くなると、前記上側スイッチング素子をＯＮすることが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、制御部は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧と入力電圧とを計測することにより、予め定められた判定条件が満たされるか否かを判定することができる。

【0015】

前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が前記ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電圧よりも電圧閾値以上低くなり、且つ、前記インダクタに流れる直流電流が電流閾値以上になると、前記上側スイッチング素子をＯＮしても良い。

【0016】

複数の前記１相のコンバータを備え、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、多相のＤＣ／ＤＣコンバータであることが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、多相のＤＣ／ＤＣコンバータであっても、ＤＣ／ＤＣコンバータ内の発熱を低減することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一態様によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ内の発熱を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータが搭載された電気自動車の概略構成図である。

【図2】上記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御処理のフローチャートを示す。

【図3】上記電気自動車がプリチャージを行う際における電流経路を説明するための図である。

【図4】上記電気自動車がブースト制御を開始した際における電流経路を説明するための図である。

【図5】上記電気自動車がブースト制御を開始した際における上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子の動作を説明する図である。

【図6】上記電気自動車がブースト制御を開始した際における上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子の他の動作を説明する図である。

【図7】上記電気自動車がブースト制御を停止した際における電流経路を説明するための図である。

【図8】本発明の実施形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータが搭載された電気自動車の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。

【0021】

＜電気自動車の構成＞
図１は、本実施形態１に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１が搭載された電気自動車の概略構成図である。本実施形態１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が電気自動車に搭載されるＤＣ／ＤＣコンバータである実施形態を例として説明する。

【0022】

図１に示すように、電気自動車は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１と、高電圧電源２と、給電制御部３と、コンタクタ４と、プリチャージ回路５と、蓄電コンデンサ７と、インバータ８と、モータ９と、を備える。

【0023】

高電圧電源２は、コンタクタ４またはプリチャージ回路５を経由してＤＣ／ＤＣコンバータ１に直流電圧を供給する。例えば、高電圧電源２は、２００Ｖの直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ１に供給する。

【0024】

給電制御部３は、コンタクタ４をＯＮまたはＯＦＦにする。また、給電制御部３は、プリチャージ回路５に含まれるコンタクタ５１をＯＮまたはＯＦＦにする。なお、プリチャージ回路５の詳細については後述する。

【0025】

給電制御部３がコンタクタ４をＯＮにし、コンタクタ５１をＯＦＦにすると、高電圧電源２からコンタクタ４を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１に電流が流れる。また、給電制御部３がコンタクタ４をＯＦＦにし、コンタクタ５１をＯＮにすると、高電圧電源２からプリチャージ回路５を通してＤＣ／ＤＣコンバータ１に電流が流れる。また、給電制御部３がコンタクタ４をＯＦＦにし、コンタクタ５１をＯＦＦにすると、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１に電流は流れない。

【0026】

コンタクタ４は、例えば、リレー式電磁開閉器である。

【0027】

プリチャージ回路５は、高電圧電源２の起動時、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１に突入電流が流れるのを防止するための回路である。プリチャージ回路５は、上述のコンタクタ５１と、コンタクタ５１に直列接続された抵抗５２とを含む。コンタクタ５１は、例えば、リレー式電磁開閉器である。

【0028】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１に突入電流が流れ込むと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１内の半導体素子が故障するおそれがある。このため、高電圧電源２の起動時、給電制御部３がコンタクタ４をＯＦＦにし、コンタクタ５１をＯＮにすることにより、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１に流れる直流電流をプリチャージ回路５を経由させる。当該直流電流は、プリチャージ回路５の抵抗５２を流れることになり、当該直流電流の電流値は、抵抗５２の抵抗値の分だけ低下する。それゆえ、プリチャージ回路５によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に突入電流が流れ込むことを防止することができる。

【0029】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１は蓄電コンデンサ７を充電する。蓄電コンデンサ７は放電することによりインバータ８に直流電流を供給する。

【0030】

インバータ８は、蓄電コンデンサ７から供給された直流電流を交流電流に変換する。

【0031】

モータ９は、インバータ８から交流電流が供給されることにより駆動する。なお、図１の例では、モータ９を１つとしているが複数であってもよい。

【0032】

＜ＤＣ／ＤＣコンバータの機能構成＞
ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、高電圧電源２から供給された直流電圧を変換する回路である。例えば、高電圧電源２の直流電圧が２００Ｖである場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、当該２００Ｖの直流電圧を４５０Ｖの直流電圧に変換する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータは、高電圧電源２から供給された直流電圧を降圧することもできる。

【0033】

ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、第１入力端子Ｔ１と、第２入力端子Ｔ２と、インダクタＬ１と、上側スイッチング素子Ｆｕ１と、下側スイッチング素子Ｆｄ１と、平滑コンデンサＣと、第１出力端子Ｔ３と、第２出力端子Ｔ４と、制御部１０とを備える。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、第１電圧計Ｄ１と、第２電圧計Ｄ２と、電流計Ｅ１とを更に備えていても良い。

【0034】

第１入力端子Ｔ１は、コンタクタ４またはプリチャージ回路５を介して、高電圧電源２の正極端子に接続される。第２入力端子Ｔ２は、高電圧電源２の負極端子に接続される。

【0035】

インダクタＬ１と上側スイッチング素子Ｆｕ１と下側スイッチング素子Ｆｄ１とは、１相のコンバータを構成する。上側スイッチング素子Ｆｕ１は、例えば、ＭＯＳ－ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor）である。また、下側スイッチング素子Ｆｄ１は、例えば、ＭＯＳ－ＦＥＴである。

【0036】

インダクタＬ１の一方の端子は、第１入力端子に接続され、他方の端子は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のソースに接続されている。インダクタＬ１は、高電圧電源２から供給された直流電流を蓄電または放電する。

【0037】

上側スイッチング素子Ｆｕ１のゲートは、制御部１０に接続され、ドレインは、第１出力端子Ｔ３に接続されている。

【0038】

下側スイッチング素子Ｆｄ１のゲートは、制御部１０に接続され、ドレインは、インダクタＬ１の他方の端子及び上側スイッチング素子のソースに接続され、ソースは、第２入力端子Ｔ２及び第２出力端子Ｔ４に接続されている。

【0039】

上側スイッチング素子Ｆｕ１には、ソースとドレインの間にはボディダイオードＢｕ１が形成されている。ボディダイオードＢｕ１は、上側スイッチング素子Ｆｕ１の寄生ダイオードである。上側スイッチング素子Ｆｕ１を流れる電流は、上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＮしているときには、ボディダイオードＢｕ１ではなく、ボディダイオードＢｕ１よりも抵抗の小さいチャネル部分を流れる電流となり、上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＦＦしているときには、ボディダイオードＢｕ１を流れる電流となる。

【0040】

下側スイッチング素子Ｆｄ１には、ソースとドレインの間にはボディダイオードＢｄ１が形成されている。ボディダイオードＢｄ１は、下側スイッチング素子Ｆｄ１の寄生ダイオードである。下側スイッチング素子Ｆｄ１を流れる電流は、下側スイッチング素子Ｆｄ１がＯＮしているときには、ボディダイオードＢｄ１ではなく、ボディダイオードＢｄ１よりも抵抗の小さいチャネル部分を流れる電流となり、下側スイッチング素子Ｆｄ１がＯＦＦしているときには、ボディダイオードＢｄ１を流れる電流となる。

【0041】

上側スイッチング素子Ｆｕ１は、制御部１０からゲートにＨレベルのゲート信号Ｇｕ１が入力されるとＯＮする。一方、上側スイッチング素子Ｆｕ１は、制御部１０からゲートにＬレベルのゲート信号Ｇｕ１が入力されるとＯＦＦする。

【0042】

下側スイッチング素子Ｆｄ１は、制御部１０からゲートにＨレベルのゲート信号Ｇｄ１が入力されるとＯＮする。一方、下側スイッチング素子Ｆｄ１は、制御部１０からゲートにＬレベルのゲート信号Ｇｄ１が入力されるとＯＦＦする。

【0043】

平滑コンデンサＣは、第１出力端子Ｔ３と第２出力端子Ｔ４との間に接続されている。平滑コンデンサＣは、第１出力端子Ｔ３と第２出力端子Ｔ４との間に出力される出力電圧Ｖｏｕｔを平滑する。

【0044】

第１電圧計Ｄ１は、第１入力端子Ｔ１と第２入力端子Ｔ２との間に接続されている。第１電圧計Ｄ１は、第１入力端子Ｔ１と第２入力端子Ｔ２との間の入力電圧Ｖｉｎを計測する。第１電圧計Ｄ１は、計測結果Ｈ１を制御部１０に出力する。

【0045】

第２電圧計Ｄ２は、第１出力端子Ｔ３と第２出力端子Ｔ４との間に接続される。第２電圧計Ｄ２は、第１出力端子Ｔ３と第２出力端子Ｔ４との間の出力電圧Ｖｏｕｔを計測する。第２電圧計Ｄ２は、計測結果Ｈ２を制御部１０に出力する。

【0046】

電流計Ｅ１は、インダクタＬ１と第１入力端子Ｔ１との間に接続されている。電流計Ｅ１は、インダクタＬ１に流れる直流電流Ｉ１を計測する。電流計Ｅ１は、計測結果Ｊ１を制御部１０に出力する。

【0047】

＜ＤＣ／ＤＣコンバータの制御処理＞
図２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の制御処理のフローチャートを示す。図１に示した電気自動車の高電圧電源２が起動されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の制御が開始される。

【0048】

ステップＳ１０１：
電気自動車は、蓄電コンデンサ７を蓄電するためプリチャージを行う。より具体的には、給電制御部３は、コンタクタ４をＯＦＦにし、コンタクタ５１をＯＮにする。制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＦＦにし、下側スイッチング素子Ｆｄ１をＯＦＦにする。なお、プリチャージに大電流が必要となる場合には、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＮにしても良い。次にステップＳ１０２に進む。

【0049】

ここで、電気自動車がプリチャージを行う際における電流経路について説明する。

【0050】

図３は、電気自動車がプリチャージを行う際における電流経路を説明するための図である。

【0051】

電気自動車がプリチャージを行う際、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、直流電流Ｉ１を蓄電コンデンサ７に蓄電させる。

【0052】

図３に示すように、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１を経由して蓄電コンデンサ７に直流電流Ｉ１が流れる。直流電流Ｉ１の経路には、電流経路Ｒ１と電流経路Ｒ２がある。

【0053】

電流経路Ｒ１は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のボディダイオードＢｕ１を直流電流Ｉ１が流れる経路である。電流経路Ｒ１は、上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＦＦしているときに対応する経路である。電流経路Ｒ２は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のチャネル部分を直流電流Ｉ１が流れる経路である。上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＮしているときに対応する経路である。

【0054】

ステップＳ１０２：
電気自動車は、ブースト制御を開始する。ブースト制御は、モータ９を回転させるための電源をインバータ８に供給する制御である。より具体的には、給電制御部３は、コンタクタ４をＯＮにし、コンタクタ５１をＯＦＦにする。制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＦＦにし、下側スイッチング素子Ｆｄ１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。なお、モータ９に加わる負荷が高負荷である場合には、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１もＰＷＭ制御しても良い。ただし、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のＯＮ期間と下側スイッチング素子Ｆｄ１のＯＦＦ期間とが一致し、上側スイッチング素子Ｆｕ１のＯＦＦ期間と下側スイッチング素子Ｆｄ１のＯＮ期間とが一致するように、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＰＷＭ制御する。次にステップＳ１０３に進む。

【0055】

ここで、電気自動車がブースト制御を開始した際における電流経路について説明する。

【0056】

図４は、電気自動車がブースト制御を開始した際における電流経路を説明するための図である。

【0057】

電気自動車は、プリチャージにより蓄電コンデンサ７に電力が蓄えられた段階でブースト制御を開始する。ブースト制御は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを蓄電コンデンサ７に蓄電させる。このとき、制御部１０は、下側スイッチング素子Ｆｄ１をＰＷＭ制御する。モータ９が低負荷のときには、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＦＦにする。モータ９が高負荷のときには、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１もＰＷＭ制御する。

【0058】

図４に示すように、直流電流Ｉ１の経路には、電流経路Ｒ３と電流経路Ｒ４と電流経路Ｒ５がある。

【0059】

電流経路Ｒ３は、下側スイッチング素子Ｆｄ１のチャネル部分を直流電流Ｉ１が流れる経路である。電流経路Ｒ３は、下側スイッチング素子Ｆｄ１がＯＮしているときに対応する経路である。電流経路Ｒ４は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のボディダイオードＢｕ１を直流電流Ｉ１が流れる経路である。電流経路Ｒ４は、下側スイッチング素子Ｆｄ１がＯＦＦしており、上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＦＦしているときに対応する経路である。電流経路Ｒ５は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のチャネル部分を直流電流Ｉ１が流れる経路である。上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＮしているときに対応する経路である。

【0060】

図５は、電気自動車がブースト制御を開始した際における上側スイッチング素子Ｆｕ１及び下側スイッチング素子Ｆｄ１の動作を説明する図である。図５は、モータ９に加わる負荷が低負荷である場合に対応する。

【0061】

図５に示すように、上側スイッチング素子Ｆｕ１は、時間ｔ１０から時間ｔ１４までの期間においてＯＦＦである。一方、下側スイッチング素子Ｆｄ１は、時間ｔ１０から時間ｔ１１までの期間においてＯＮであり、時間ｔ１１から時間ｔ１２までの期間においてＯＦＦであり、時間ｔ１２から時間ｔ１３までの期間においてＯＮであり、時間ｔ１３から時間ｔ１４までの期間においてＯＦＦである。時間ｔ１０から時間ｔ１１までの期間と時間ｔ１２から時間ｔ１３までの期間とは同一である。時間ｔ１１から時間ｔ１２までの期間と時間ｔ１３から時間ｔ１４までの期間とは同一である。すなわち、制御部１０は、下側スイッチング素子Ｆｄ１を下記のＤｕｔｙ比に基づきＰＷＭ制御する。

【0062】

Ｄｕｔｙ比：（時間ｔ１０から時間ｔ１１までの期間）／（時間ｔ１０から時間ｔ１２までの期間）。

【0063】

図６は、電気自動車がブースト制御を開始した際における上側スイッチング素子Ｆｕ１及び下側スイッチング素子Ｆｄ１の他の動作を説明する図である。図６は、モータ９に加わる負荷が高負荷である場合に対応する。

【0064】

図６に示すように、上側スイッチング素子Ｆｕ１は、時間ｔ２０から時間ｔ２１までの期間においてＯＦＦであり、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間においてＯＮであり、時間ｔ２２から時間ｔ２３までの期間においてＯＦＦあり、時間ｔ２３から時間ｔ２４までの期間においてＯＮである。時間ｔ２０から時間ｔ２１までの期間と時間ｔ２２から時間ｔ２３までの期間とは同一である。時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間と時間ｔ２３から時間ｔ２４までの期間とは同一である。すなわち、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１を下記のＤｕｔｙ比に基づきＰＷＭ制御する。

【0065】

Ｄｕｔｙ比：（時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間）／（時間ｔ２１から時間ｔ２３までの期間）。

【0066】

一方、下側スイッチング素子Ｆｄ１は、時間ｔ２０から時間ｔ２１までの期間においてＯＮであり、時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間においてＯＦＦであり、時間ｔ２２から時間ｔ２３までの期間においてＯＮであり、時間ｔ２３から時間ｔ２４までの期間においてＯＦＦである。時間ｔ２０から時間ｔ２１までの期間と時間ｔ２２から時間ｔ２３までの期間とは同一である。時間ｔ２１から時間ｔ２２までの期間と時間ｔ２３から時間ｔ２４までの期間とは同一である。すなわち、制御部１０は、下側スイッチング素子Ｆｄ１を下記のＤｕｔｙ比に基づきＰＷＭ制御する。

【0067】

Ｄｕｔｙ比：（時間ｔ２０から時間ｔ２１までの期間）／（時間ｔ２０から時間ｔ２２までの期間）。

【0068】

ステップＳ１０３：
電気自動車は、ブースト制御を停止する。より具体的には、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＦＦにし、下側スイッチング素子Ｆｄ１をＯＦＦにする。なお、ステップＳ１０３におけるブースト制御停止は、電気自動車に異常が発生したことに起因する停止を意味する。電気自動車の異常とは、例えば、インバータ８またはモータ９が故障し、それらの動作を停止する状態をいう。電気自動車に発生する異常の具体的な例としては、（１）インバータ８が動作しない筈のタイミングにインバータ８が短絡故障するなどし、電流がインバータ８側に流れ込んでしまう状況、（２）ブースト制御の停止時、通常であればＯＦＦする筈のコンタクタ４がＯＦＦしない状況、が挙げられる。電気自動車は、電気自動車に異常が発生すると、ブースト制御を停止すると共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の制御も停止する。次にステップＳ１０４に進む。

【0069】

ここで、電気自動車がブースト制御を停止した際における電流経路について説明する。

【0070】

図７は、電気自動車がブースト制御を停止した際における電流経路を説明するための図である。

【0071】

図７に示すように、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１を経由して蓄電コンデンサ７に直流電流Ｉ１が流れる。直流電流Ｉ１の経路は、電流経路Ｒ５である。電流経路Ｒ５は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のチャネル部分を直流電流Ｉ１が流れる経路である。上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＮしているときに対応する経路である。

【0072】

ステップＳ１０４：
制御部１０には、第１電圧計Ｄ１から計測結果Ｈ１が入力され、第２電圧計Ｄ２から計測結果Ｈ２が入力される。制御部１０は、計測結果Ｈ１から入力電圧Ｖｉｎを取得し、計測結果Ｈ２から出力電圧Ｖｏｕｔを取得する。そして、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとが判定条件を満たす場合には（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、次にステップＳ１０５に進む。一方、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔとが判定条件を満たさない場合には（ステップＳ１０４でＮＯ）、次にステップＳ１０６に進む。

【0073】

ここで、上述の判定条件とは、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎよりも電圧閾値Ｔｈ１以上低くなっている、との条件である。電圧閾値Ｔｈ１は、例えば、１０Ｖである。ただし、電圧閾値Ｔｈ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の最大電流の設計値や、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に搭載されるスイッチング素子のボディダイオードの定格等によるものである。

【0074】

ステップＳ１０５：制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＮにする。なお、制御部１０は、下側スイッチング素子Ｆｄ１のＯＦＦを維持する。次に、ステップＳ１０６に進む。

【0075】

ここで、制御部１０が上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＮにした際における電流経路について説明する。

【0076】

図７は、制御部１０が上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＮにした際における電流経路を説明するための図である。

【0077】

図７に示すように、直流電流Ｉ１の経路は、電流経路Ｒ５である。電流経路Ｒ５は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のチャネル部分を直流電流Ｉ１が流れる経路である。電流経路Ｒ５は、上側スイッチング素子Ｆｕ１がＯＮしているときに対応する経路である。

【0078】

ステップＳ１０６：ブースト制御の開始要求があれば（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１０２に戻る。それ以外の場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、本制御処理を終了する。

【0079】

＜実施形態１の効果＞
電気自動車に異常が発生し、電気自動車がブースト制御を停止した場合、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎよりも低いと、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１に直流電流が流れてしまう。この際、上側スイッチング素子Ｆｕ１はＯＦＦしているので、当該直流電流は、上側スイッチング素子Ｆｕ１のボディダイオードＢｕ１を流れてしまう。ＤＣ／ＤＣコンバータ１によれば、上述の判定条件が満たされた場合、すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電圧Ｖｉｎよりも電圧閾値Ｔｈ１以上低くなっている場合、制御部１０は、上側スイッチング素子Ｆｕ１をＯＮにする。それにより、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１に流れる直流電流は、ボディダイオードＢｕ１よりも抵抗の小さいチャネル部分を流れることになる。当該直流電流がボディダイオードＢｕ１を流れるときの発熱は、当該直流電流が上側スイッチング素子Ｆｕ１のチャネル部分を流れるときの発熱よりも大きい。それゆえ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１内の発熱を低減することができる。

【0080】

＜変形例１＞
本変形例１と上記実施形態１とは、図２のステップＳ１０４にて用いる判定条件のみが相違する。

【0081】

本変形例１では、図２のステップＳ１０４にて用いる判定条件として、インダクタＬ１に流れる直流電流Ｉ１が電流閾値Ｔｈ２以上である、との条件を用いる。電流閾値Ｔｈ２は、例えば、１０Ａである。ただし、電流閾値Ｔｈ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の最大電流の設計値や、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に搭載されるスイッチング素子のボディダイオードの定格等によるものである。

【0082】

＜変形例２＞
本変形例２と上記実施形態１とは、図２のステップＳ１０４にて用いる判定条件のみが相違する。

【0083】

本変形例２では、図２のステップＳ１０４にて用いる判定条件として、上記実施形態１の判定条件と上記変形例１の判定条件の両方が満たされる、との条件を用いる。

【0084】

本変形例２によれば、上記実施形態１の判定条件または上記変形例１の判定条件のいずれか一方のみを用いて判定した場合よりも、図２のステップＳ１０４の判定処理の判定精度を向上させることができる。また、本変形例２によれば、上記実施形態１の判定条件または上記変形例１の判定条件のいずれか一方のみを用いて判定した場合よりも、高電圧電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ１に流れてしまう直流電流の見落としを防止することができる。

【0085】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0086】

図８は、本実施形態２に係るＤＣ／ＤＣコンバータ１Ｎが搭載された電気自動車の概略構成図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１ＮがＤＣ／ＤＣコンバータ１と異なる点は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１が１相のコンバータを備えているのに対し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１Ｎは多相のコンバータを備えている点である。

【0087】

具体的には、図８に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１Ｎは、インダクタＬ１と上側スイッチング素子Ｆｕ１と下側スイッチング素子Ｆｄ１とから構成された第１相のコンバータと、インダクタＬ２と上側スイッチング素子Ｆｕ２と下側スイッチング素子Ｆｄ２とから構成された第２相のコンバータと、インダクタＬ３と上側スイッチング素子Ｆｕ３と下側スイッチング素子Ｆｄ３とから構成された第３相のコンバータと、・・・、インダクタＬｎと上側スイッチング素子Ｆｕｎと下側スイッチング素子Ｆｄｎとから構成された第ｎ相のコンバータとを備えている。ここで、第ｎ相の「ｎ」は、２以上の整数である。

【0088】

各相のコンバータを構成するインダクタ、上側スイッチング素子及び下側スイッチング素子の各機能及び各動作は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１のインダクタＬ１、上側スイッチング素子Ｆｕ１及び下側スイッチング素子Ｆｄ１の各機能及び各動作と同様であるので、それらの説明は繰り返さない。ただし、上述の図５及び図６に示したＰＷＭ制御に関しては、各相間においてパルスの位相がお互いにシフトされる。

【0089】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0090】

１、１Ｎ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２ 高電圧電源
３ 給電制御部
４、５１ コンタクタ
５ プリチャージ回路
７ 蓄電コンデンサ
８ インバータ
９ モータ
１０ 制御部
５２ 抵抗
Ｂｕ１、Ｂｄ１ ボディダイオード
Ｄ１ 第１電圧計
Ｄ２ 第２電圧計
Ｅ１ 電流計
Ｆｕ１、Ｆｕ２、Ｆｕ３、Ｆｕｎ 上側スイッチング素子
Ｆｄ１、Ｆｄ２、Ｆｄ３、Ｆｄｎ 下側スイッチング素子
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌｎ インダクタ
Ｔ１ 第１入力端子
Ｔ２ 第２入力端子
Ｔ３ 第１出力端子
Ｔ４ 第２出力端子
Ｔｈ１ 電圧閾値
Ｔｈ２ 電流閾値
Ｖｉｎ 入力電圧
Ｖｏｕｔ 出力電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】