JP2008236863A - 電力変換器及び多入出力電力変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体を小型化しつつ、キャパシタのショートを検出することができ、さらに出力電圧の安定化を図ることができる電力変換器及び多入出力電力変換器を提供する。
【解決手段】ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２とを直列に接続し、予め設定した動作モードに従った複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４のスイッチングにより、インダクタＬ、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２を選択して機能させることで、入力された電圧の昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行うものであって、故障検出部７を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力電圧を昇圧、降圧又は回生する電力変換器及び多入出力電力変換器に関する。

従来、入力電圧を昇圧、降圧又は回生する電力変換器として、ＤＣ／ＤＣコンバータが、例えば、特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示されているＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチドキャパシタンス方式を採用したものであり、スイッチングにより、インダクタ及びキャパシタを選択的に機能させることによって、昇圧、降圧、回生のいずれかの動作を行うこととしている。

また、複数の電力変換器の出力電圧を検出して、当該出力電圧の安定化を図る電源装置が、例えば、特許文献２に開示されている。
なお、参考まで、特願２００６−３２５６９４号に記載されたＤＣ／ＤＣコンバータは、複数の電力変換回路でキャパシタを共有することにより、多入出力の電力変換器をコンパクトに実現したものである。

特開２００５−２２４０６０号公報 特許第３１８２９２１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている電力変換器では、昇圧、降圧、回生の動作を行う際に、過負荷や過電圧が発生した場合は、キャパシタに負担がかかり、当該キャパシタに故障が生じるおそれがあるものの、電流保護機能しか備えられておらず、この電流保護機能による故障検出では、当該キャパシタが故障した場合に発生するキャパシタのショートを検出することができないという問題がある。また、特許文献２に開示されている電源装置では、出力電圧の安定化が図れるものの、各電力変換器に対して電力変換器モジュールを個別に備えているため、装置全体を小型化することができないという問題がある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、装置全体を小型化しつつ、キャパシタのショートを検出することができ、さらに出力電圧の安定化を図ることができる電力変換器及び多入出力電力変換器を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の電力変換器は、第１キャパシタと第２キャパシタとを直列に接続し、予め設定した動作モードに従った複数のスイッチのスイッチングにより、インダクタ、前記第１キャパシタ及び第２キャパシタを選択して機能させることで、入力された電圧の昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換器であって、故障検出手段を備える構成とした。

かかる構成によれば、電力変換器は、故障検出手段によって、第１キャパシタと第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定した範囲の値より高くなった場合又は低くなった場合に、入力された電圧の昇圧又は降圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項２に記載の電力変換器は、第１入出力部と、直列に接続された第１及び第２キャパシタと、前記第１及び第２キャパシタに接続された第２入出力部とを備え、前記第１入出力部の正極側又は負極側に接続されたインダクタと、前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記第２入出力部の正極側に接続する第１スイッチと、前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、前記第１入出力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２のキャパシタの正極側に接続する第３スイッチと、前記第１入出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記第２入出力部の負極側に接続する第４スイッチと、前記第１ないし第４スイッチのオン／オフを制御する制御回路部とを有する電力変換器であって、故障検出手段を備える構成とした。

かかる構成によれば、電力変換器は、故障検出手段によって、第１キャパシタと第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇降圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項３に記載の電力変換器は、入力部と、直列に接続された第１及び第２キャパシタと、前記第１及び第２キャパシタに接続された出力部とを備え、前記入力部の正極側又は負極側に接続されたインダクタと、前記入力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第１スイッチと、前記入力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部とを有する電力変換器であって、故障検出手段を備える構成とした。

かかる構成によれば、電力変換器は、故障検出手段によって、第１キャパシタと第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項４に記載の電力変換器は、出力部と、直列に接続された第１及び第２キャパシタと、前記第１及び第２キャパシタに接続された入力部とを備え、前記出力部の正極側又は負極側に接続されたインダクタと、前記出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記入力部の正極側に接続する第１スイッチと、前記出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記入力部の負極側に接続する第２スイッチと、前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部とを有する電力変換器であって、故障検出手段を備える構成とした。

かかる構成によれば、電力変換器は、故障検出手段によって、記第１キャパシタと第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の降圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項５に記載の電力変換器は、請求項１ないし４に記載の電力変換器において、前記故障検出手段から出力された停止信号を受信した場合に、導通動作を行う制御手段を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、電力変換器は、制御手段によって、導通動作を行うように制御することで、昇圧又は降圧の動作を行わないようにしている。

請求項６に記載の多入出力電力変換器は、少なくとも２つの入出力部と、直列に接続された複数のキャパシタとを有し、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び前記複数のキャパシタを選択して機能させることで、入力された電圧の昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備え、複数の電力変換回路で前記複数のキャパシタを共有する多入出力電力変換器であって、故障検出手段を備える構成とした。

請求項６に記載の多入出力電力変換器は、故障検出手段によって、キャパシタが直列されているいずれかの中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定した範囲の値より高くなった場合又は低くなった場合に、前記入力された電圧の昇圧又は降圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項７に記載の多入出力電力変換器は、少なくとも２つの入出力部を備え、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを選択して機能させることで、昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備えた多入出力電力変換器であって、前記複数の電力変換回路が前記キャパシタを共有しており、前記電力変換回路の少なくとも１つは昇降圧回路であり、前記入出力部が第１入出力部と第２入出力部とを有し、前記キャパシタが直列に接続される第１キャパシタと第２キャパシタとを有し、前記スイッチが、前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記第２入出力部の正極側に接続する第１スイッチと、前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、前記第１入出力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第３スイッチと、前記第１入出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記第２入出力部の負極側に接続する第４スイッチと、を有し、前記第１ないし第４スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段と、備える構成とした。

請求項７に記載の多入出力電力変換器は、電力変換回路の少なくとも１つが昇降圧回路であり、故障検出手段によって、第１キャパシタと第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇降圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項８に記載の多入出力電力変換器は、少なくとも２つの入出力部を備え、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを選択して機能させることで、昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備えた多入出力電力変換器であって、前記複数の電力変換回路が前記キャパシタを共有しており、前記電力変換回路の少なくとも１つは昇圧回路であり、前記入出力部が第１入出力部と第２入出力部とを有し、前記キャパシタが直列に接続される第１キャパシタと第２キャパシタとを有し、前記スイッチが、前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第１スイッチと、前記第１入出力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、を有し、前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、多入出力電力変換器は、電力変換回路の少なくとも１つが昇圧回路であり、故障検出手段によって、第１キャパシタと第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項９に記載の多入出力電力変換器は、少なくとも２つの入出力部を備え、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを選択して機能させることで、昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備えた多入出力電力変換器であって、前記複数の電力変換回路が前記キャパシタを共有しており、前記電力変換回路の少なくとも１つは降圧回路であり、前記入出力部が第１入出力部と第２入出力部とを有し、前記キャパシタが直列に接続される第１キャパシタと第２キャパシタとを有し、前記スイッチが、前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記第２入出力部の正極側に接続する第１スイッチと、前記第１入出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの負極側に接続する第２スイッチと、を有し、前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と、前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、多入出力電力変換器は、電力変換回路の少なくとも１つは降圧回路であり、故障検出手段によって、第１キャパシタと第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の降圧を停止させる停止信号を出力する。

請求項１０に記載の多入出力電力変換器は、請求項６ないし９に記載の多入出力電力変換器において、前記故障検出手段から出力された停止信号を受信した場合に、導通動作を行う制御手段を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、多入出力電力変換器は、制御手段によって、導通動作を行うように制御することで、昇圧又は降圧の動作を行わないようにしている。

本発明によれば、中点電位を検出した結果から、キャパシタがショート（故障）した場合を検出することができる。また、多入出力電力変換器であっても、故障検出手段が１つあれば、装置全体を小型化しつつ、キャパシタのショートを検出することができる。そして、停止信号を出力することで、昇降圧を停止させて、出力電圧の安定化を図ることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、電力変換器の回路構成を説明し、次に、昇圧動作及び降圧動作について説明し、さらに、故障検出時の動作、多入出力の電力変換器の回路例、補足（電流による故障検出）について説明する。
（電力変換器の回路構成）
図１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換器）の回路図である。この図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、入力された電圧を昇圧、降圧、導通して出力するもので、ＤＣ電源入力部（電源電圧Ｖ１）と、出力部（出力電圧Ｖ２）と、入力側の平滑コンデンサ（電解コンデンサ）Ｃ４と、インダクタＬと、２個（一対）のＩＧＢＴ素子を内蔵するＩＧＢＴ部３及びＩＧＢＴ部５と、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、故障検出部（故障検出手段）７と、制御部（制御回路部、制御手段）９と、を備えている。

そして、このＤＣ／ＤＣコンバータ１は、入力された電圧を昇圧、降圧、導通して出力する際に、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２のいずれかがショート（故障）した場合に、この故障を検出して、昇圧動作又は降圧動作を停止することができる。

ＤＣ電源入力部（電源電圧Ｖ１）は、昇圧動作時に、電源（図示せず）に接続され、直流の電圧である電源電圧Ｖ１を印可する端子からなり、降圧動作時に降圧された電圧を出力するところである。出力部（出力電圧Ｖ２）は、昇圧動作時に、昇圧された出力電圧Ｖ２を出力する端子からなるものである。なお、ここでは、昇圧動作時を基準に、ＤＣ電源入力部と出力部と命名しているが、このように、降圧動作時には、入力と出力とが逆転する。

平滑コンデンサ（電解コンデンサ）Ｃ４は、昇圧動作時に接続される電源（図示せず）のインピーダンスを下げるために設けられているものである。例えば、電源がＤＣ／ＤＣコンバータ１から離れており、当該電源からＤＣ電源入力部までの電源配線が長くなった場合に、電源のインピーダンスが上昇してしまい、制御の誤動作を招くことがあるが、この電解コンデンサＣ４によってこの誤動作を防止することができる。

インダクタＬは、昇圧動作時や降圧動作時に磁気エネルギを蓄積させるものである。また、インダクタＬは、逆方向の降圧動作時には降圧器のインダクタとして機能する。
これによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、例えば、ＤＣ電源入力部が２次電池に接続され、出力側にモータが接続されている場合は、モータからの回生電力を降圧してかえすことも可能である。

ＩＧＢＴ部３は、当該ＩＧＢＴ部３の上側３ａのＩＧＢＴ素子ＳＷ１及びフライホイールダイオードＤ１と、当該ＩＧＢＴ部３の下側３ｂのＩＧＢＴ素子ＳＷ２及びフライホイールダイオードＤ２とから構成されている。

ＩＧＢＴ部５は、当該ＩＧＢＴ部５の上側５ａのＩＧＢＴ素子ＳＷ３及びフライホイールダイオードＤ３と、当該ＩＧＢＴ部５の下側５ｂのＩＧＢＴ素子ＳＷ４及びフライホイールダイオードＤ４とから構成されている。

キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３はセラミックコンデンサで構成されており、ＩＧＢＴ部３のＩＧＢＴ素子ＳＷ１及びＩＧＢＴ素子ＳＷ２と、ＩＧＢＴ部５のＩＧＢＴ素子ＳＷ３及びＩＧＢＴ素子ＳＷ４とのスイッチングにより、充電放電を繰り返すものである。また、キャパシタＣ１（第一キャパシタ）とキャパシタＣ２（第二キャパシタ）とは直列に接続されており、この直列に接続された配線の電位（中点電位）が故障検出部７によって検出されている。なお、セラミックコンデンサを使用した場合、蓄電効率はフィルムコンデンサと同等レベル以上で更に小型化が図られる。

故障検出部７は、中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定した設定範囲の値より高くなった場合又は低くなった場合に、入力された電圧の昇圧又は降圧を停止させる停止信号を出力するものである。この故障検出部７の詳細な構成について図２を参照して説明する。

この図２（ａ）に示すように、故障検出部７は、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４と、抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ７と、ダイオードｄ１と、ダイオードｄ２と、ダイオードｄ３と、ダイオードｄ４と、コンパレータＣＯ１と、コンパレータＣＯ２と、ＮＯＲゲートＮＧ１とを備えている。

抵抗Ｒ１は、一端がキャパシタＣ１との接続点であるＡ点と接続され、他端が抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ４との接続点であるＢ点と接続されている。抵抗Ｒ２は、一端がＢ点と接続され、他端が抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ７との接続点であるＣ点と接続されている。抵抗Ｒ３は、一端がＣ点と接続され、他端がキャパシタＣ２との接続点であるＤ点と接続されている。

抵抗Ｒ４は、一端がＢ点と接続され、他端がコンパレータＣＯ１の反転端子（−端子）と接続されている。抵抗Ｒ５は、一端がキャパシタＣ１とキャパシタＣ２とが直列接続されている中点に接続される接続点であるＥ点に接続する配線及び抵抗Ｒ６の一端の交点と接続され、他端がコンパレータＣＯ１の非反転端子（＋端子）と接続されている。抵抗Ｒ６は、一端がＥ点に接続する配線及び抵抗Ｒ５の一端の交点と接続され、他端がコンパレータＣＯ２の反転端子と接続されている。抵抗Ｒ７は、一端がＣ点と接続され、他端がコンパレータＣＯ２の非反転端子と接続されている。

ダイオードｄ１は、アノードが抵抗Ｒ５の他端と接続され、カソードが抵抗Ｒ４の他端と接続され、整流作用により、抵抗Ｒ５を経てコンパレータＣＯ１の非反転端子に流入する電流の一部を、コンパレータＣＯ１の反転端子に流入させるものである。ダイオードｄ２は、アノードが抵抗Ｒ４の他端と接続され、カソードが抵抗Ｒ５の他端と接続され、整流作用により、抵抗Ｒ４を経てコンパレータＣＯ１の反転端子に流入する電流の一部を、コンパレータＣＯ１の非反転端子に流入させるものである。

ダイオードｄ３は、アノードが抵抗Ｒ７の他端と接続され、カソードが抵抗Ｒ６の他端と接続され、整流作用により、抵抗Ｒ７を経てコンパレータＣＯ２の非反転端子に流入する電流の一部を、コンパレータＣＯ２の反転端子に流入させるものである。ダイオードｄ４は、アノードが抵抗Ｒ６の他端と接続され、カソードが抵抗Ｒ７の他端と接続され、整流作用により、抵抗Ｒ６を経てコンパレータＣＯ２の反転端子に流入する電流の一部を、コンパレータＣＯ２の非反転端子に流入させるものである。

コンパレータＣＯ１は、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５を経て、反転端子と非反転端子とに印可される電圧が、予め設定した値（設定範囲の上限）以上になった場合に、キャパシタＣ１がショートしている（故障している）ことを示す応答（コンパレータＣＯ１出力“１”）を出力するものである。

コンパレータＣＯ２は、抵抗Ｒ６及び抵抗Ｒ７を経て、反転端子と非反転端子とに印可される電圧が、予め設定した値（設定範囲の下限）以下になった場合に、キャパシタＣ２がショートしている（故障している）ことを示す応答（コンパレータＣＯ２出力“１”）を出力するものである。

ＮＯＲゲートＮＧ１は、コンパレータＣＯ１及びコンパレータＣＯ２のいずれか一方から応答が出力された場合に、電力変換器１の昇圧動作又は降圧動作を停止させる停止信号を出力するものである。

そして、接続点であるＥ点が、キャパシタＣ１の負極側とキャパシタＣ２の正極側とを結んでいる中点に当たり、中点電位Ｅとする。また、Ｂ点とＣ点との間に接続されている抵抗Ｒ２の抵抗値を大きくすることで、設定範囲を広くすることができる。つまり、抵抗Ｒ２の抵抗値で故障検出の不感帯の電圧幅を設定することができる。そして、中点電位Ｅがこの設定範囲以上になった場合に、キャパシタＣ１がショートしていると検出し、設定範囲以下になった場合に、キャパシタＣ２がショートしていると検出することができる（詳細は、「故障検出時の動作」で行う）。

なお、図２（ｂ）に示した故障検出部７ａは、抵抗Ｒ２を取り除いたもので、設定範囲が０、つまり、ある電圧値より高くなった場合にキャパシタＣ１がショートしている又はある電圧値よりも低くなった場合にキャパシタＣ２がショートしているとして、停止信号を出力するものである。しかしこのままでは、頻繁に停止信号を出力する可能があるので、コンパレータに不感帯を設定することが望ましい。図１に戻る。

制御部９は、予め設定された動作モードによって、ＩＧＢＴ部３のＩＧＢＴ素子ＳＷ１及びＩＧＢＴ素子ＳＷ２と、ＩＧＢＴ部５のＩＧＢＴ素子ＳＷ３及びＩＧＢＴ素子ＳＷ４とのスイッチングを行う（ゲート出力を適宜変更するオンオフ制御をする、詳細は後記）と共に、ＮＯＲゲートＮＧ１からの停止信号が入力された場合に、昇圧動作又は降圧動作を停止させ、導通動作を行うように制御するものである。

（昇圧動作の概略について）
次に、図１に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１の昇圧動作（昇圧動作時のモード）について、図３を参照して説明する。以下、ＩＧＢＴ素子ＳＷ１、ＩＧＢＴ素子ＳＷ２、ＩＧＢＴ素子ＳＷ３、ＩＧＢＴ素子ＳＷ４をそれぞれスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４という。スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ４は常時オフとし、図３（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ部３のスイッチＳＷ２と、ＩＧＢＴ部５のスイッチＳＷ３を交互にオン／オフするようにゲート電圧が制御部９から印加される。つまり、この場合、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ４が常時オフなので、これら及び故障検出部７を省略して図３（ｃ）のように図示することもできる。

また、図３（ｂ）に示すように、各スイッチＳＷ２及びＳＷ３のオン時間のデューティー（ＤＵＴＹ）を０〜５０％（実際には、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の短絡防止用のデッドタイムを考慮して５０％以下の値、例えば４５％など）の間に変化させることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、入力された電圧を１〜２倍に昇圧して出力することができる。すなわち、デューティー比を変化させることにより、出力電圧を任意の値に連続的に可変にすることができる。詳細は後述する。

（降圧動作の概略について）
次に、図１に示したＤＣ/ＤＣコンバータ１の降圧動作について、図４を参照して説明する。降圧動作時のモード（回生モード）では、回生負荷側から電力が返還されるため、図３と比較して、入力と出力とが反対となる。

この降圧動作モード（回生モード）では、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３は常時オフとし、図４（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ部３のスイッチＳＷ１と、ＩＧＢＴ部５のスイッチＳＷ４を交互にオンオフするようにゲート電圧が制御部９から印加される。つまり、この場合、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３は常時オフなので、これら及び故障検出部７を省略して図４（ｃ）のように図示することもできる。

また、図４（ｂ）に示すように、各スイッチＳＷ１およびＳＷ４のオン時間のデューティー（ＤＵＴＹ）を０〜５０％（実際には、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２の短絡防止用のデッドタイムを考慮して５０％以下の値、例えば４５％など）の間に変化させることにより、入力の電圧（回生電圧Ｖ２）を、例えば１〜０．５倍に適宜降圧して出力することができる。なお、降圧率が低い場合は、スイッチＳＷ４を常時オンし、スイッチＳＷ１だけをオンオフする（この動作については後述する）。

続いて、各モード動作の詳細について説明する。
（昇圧動作の詳細について）
まず、図５の昇圧動作の説明図を参照して、本発明のＤＣ/ＤＣコンバータ１における昇圧動作について説明する。本発明のＤＣ/ＤＣコンバータ１では、キャパシタＣ１とＣ２を交互に充電するのと同時に、インダクタＬに磁気エネルギを蓄積させて昇圧を行う。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、キャパシタＣ２を充電する場合の動作を示し、図５（ｃ）及び図５（ｄ）にキャパシタＣ１を充電する場合の動作を示している。

最初に、キャパシタＣ２の充電動作について説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、時刻ｔ１に、ＩＧＢＴ部３内のスイッチＳＷ２にゲート電圧が印加されスイッチＳＷ２がオンすると（他のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４はオフ）、電源Ｅ→インダクタＬ→スイッチＳＷ２→キャパシタＣ２→フライホイールダイオードＤ４→電源Ｅのルートで充電電流Ｉ１が流れる。このとき、キャパシタＣ２が電源Ｅにより充電される（図５（ｂ）のＩ１：Ｃ２の充電電流波形を参照）。この時、インダクタＬに磁気エネルギが蓄積される。また、同時にキャパシタＣ１、Ｃ２はキャパシタＣ３と負荷Ｒにも接続されているので、キャパシタＣ３が充電されると共に、負荷Ｒに出力電流が流れる。

次に、時刻ｔ２において、スイッチＳＷ２がオフすると（他のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４もオフ）、インダクタＬに蓄積された磁気エネルギによる充電電流Ｉ２が、インダクタＬ→フライホイールダイオードＤ１→キャパシタＣ１→キャパシタＣ２→フライホイールダイオードＤ４→電源Ｅのルートで流れる（（図６（ｂ）のＩ２：Ｌ放出電流波形を参照）。

続いて、キャパシタＣ１の充電動作について説明する。図５（ｃ）及び図５（ｄ）を参照して、時刻ｔ３に、ＩＧＢＴ部５内のスイッチＳＷ３にゲート電圧が印加されスイッチＳＷ３がオンすると（他のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４はオフ）、電源Ｅ→インダクタＬ→フライホイールダイオードＤ１→キャパシタＣ１→スイッチＳＷ３→電源Ｅのルートで充電電流Ｉ３が流れる。このとき、キャパシタＣ１が電源Ｅにより充電される（図５（ｄ）のＩ３：Ｃ１の充電電流波形を参照）。この時、インダクタＬに磁気エネルギが蓄積される。また、同時にキャパシタＣ１、Ｃ２はキャパシタＣ３と負荷Ｒにも接続されているので、キャパシタＣ３が充電されると共に、負荷Ｒに出力電流が流れる。

次に、時刻ｔ４において、スイッチＳＷ３がオフすると（他のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ４もオフ）、インダクタＬに蓄積された磁気エネルギーによる充電電流Ｉ４が、インダクタＬ→フライホイールダイオードＤ１→キャパシタＣ１→キャパシタＣ２→フライホイールダイオードＤ４→電源Ｅのルートで流れる（（図５（ｄ）のＩ４：Ｌ放出電流波形を参照）。

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、２個直列にされたキャパシタＣ１、Ｃ２へ電源Ｅから交互に充電電流（Ｉ１及びＩ３）を流すことと、キャパシタＣ１、Ｃ２への充電電流（Ｉ１及びＩ３）でインダクタＬに磁気エネルギを蓄積し、このインダクタＬの放出電流（Ｉ２及びＩ４）によりキャパシタＣ１、Ｃ２を充電することにより昇圧動作を行わせることができる。

なお、前記した図３（ｂ）に示したように、各スイッチＳＷ２及びＳＷ３のオン時間のデューティー（ＤＵＴＹ）を０〜５０％（実際には、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３の短絡防止用のデッドタイムを考慮して５０％以下の値、例えば４５％など）の間に変化させることにより、入力の電圧を１〜２倍に任意に昇圧して出力することができる。すなわち、デューティー比を変化させ、電源ＥからのキャパシタＣ１、Ｃ２への充電電流およびインダクタＬによる放出電流を制御（調整）することにより、出力電圧を任意の値に連続的に可変にすることができる。

なお、ＤＣ/ＤＣコンバータ１では、昇圧回路としてだけでなく、整流回路としても機能させることもできる。図６は、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３及びスイッチＳＷ４を常時オフとし、通常の整流回路（導通回路：１倍昇圧回路）として動作させる場合の例を示したものである。

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、スイッチＳＷ１乃至スイッチＳＷ４のスイッチングが停止すると、電源Ｅから、インダクタＬ、ＩＧＢＴ部１のフライホイールダイオードＤ１、負荷Ｒ、フライホイールダイオＤ４の電流ルートにより、負荷Ｒに電流Ｉ１が流れる。この場合、キャパシタＣ１、Ｃ２は昇圧に特に寄与せず、出力電圧は、入力電圧の約１倍となる。

（降圧動作の詳細について）
次に、図７の降圧動作の説明図を参照して、本発明のＤＣ/ＤＣコンバータ１における降圧動作について説明する。本発明のＤＣ/ＤＣコンバータ１おける降圧モード（回生モード）の動作について説明する。例えば、出力側の負荷としてモータなどが使用されており、モータの回転数を減速制御（回生ブレーキ動作）し、出力（負荷）側の電圧が上昇した場合に、出力（負荷）側の電圧を降圧して（入力側にエネルギを還し）、入力側のバッテリ等の電源を充電することができる。

図７は、降圧モード（回生モード）の動作について説明するための図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、回生モードでは、ＩＧＢＴ部３のスイッチＳＷ２とＩＧＢＴ部５のスイッチＳＷ３を常時オフとし、ＩＧＢＴ部３のスイッチＳＷ１と、ＩＧＢＴ部５のスイッチＳＷ４を交互にオンオフ制御する。

なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、降圧率が高い場合、すなわち、回生負荷が大きく回生電圧が大きい場合、例えば、図７に示す回生時の電源Ｅｇ（出力部の電圧）と、負荷Ｒｇ（ＤＣ電源入力部の電源）とに印加する電圧比が、「１：０．５」〜「１：０．８」程度の場合には、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ４を交互にオンオフし、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２とを交互にオンオフする。

最初に、スイッチＳＷ１をオンし、キャパシタＣ１に蓄積された回生電荷を放電させる場合の動作について、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、時刻ｔ１において、スイッチＳＷ１がオン（他のスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４はオフ）の時は、キャパシタＣ１→スイッチＳＷ１→インダクタＬ→負荷Ｒｇ→フライホイールダイオードＤ３→キャパシタＣ１のルートで電流Ｉ１が流れる。このとき、負荷Ｒｇ（ＤＣ電源入力部の電源）がキャパシタＣ１により充電される（（図７（ｂ）のＩ１：Ｃ１放電電流波形を参照）。また、この時、インダクタＬに磁気エネルギが蓄積される。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、時刻ｔ２において、スイッチＳＷ１がオフすると（他のスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４もオフ）、インダクタＬに蓄積された磁気エネルギによる充電電流Ｉ２が、インダクタＬ→負荷Ｒｇ→フライホイールダイオードＤ３→フライホイールダイオードＤ２→インダクタＬのルートで流れる（（図７（ｂ）のＩ２：Ｌ放出電流波形を参照）。

このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、キャパシタＣ１に蓄積された回生電力が電源側に返還され、キャパシタＣ１の電圧が降下する。

次に、キャパシタＣ２の放電動作について、図７（ｃ）及び図７（ｄ）を参照して説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、時刻ｔ３に、ＩＧＢＴ部５内のスイッチＳＷ４にゲート電圧が印加されスイッチＳＷ４がオンすると（他のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３はオフ）、キャパシタＣ２→フライホイールダイオードＤ２→インダクタＬ→負荷Ｒｇ→スイッチＳＷ４→キャパシタＣ２のルートで放電電流Ｉ３が流れる。この時、負荷Ｒｇ（ＤＣ電源入力部の電源）がキャパシタＣ２により充電される（図７（ｄ）のＩ３：Ｃ２の放電電流波形を参照）。また、この時、インダクタＬに磁気エネルギが蓄積される。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、時刻ｔ４において、スイッチＳＷ４がオフすると（他のスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３もオフ）、インダクタＬに蓄積された磁気エネルギによる充電電流Ｉ４が、インダクタＬ→負荷Ｒｇ→フライホイールダイオードＤ３→フライホイールダイオードＤ２→インダクタＬのルートで流れる（図７（ｄ）のＩ４：Ｌ放出電流波形を参照）。

このようにして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、キャパシタＣ２に蓄積された回生電力が電源側に返還され、キャパシタＣ２の電圧が降下する。

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２とを交互に放電することで、出力部に接続された回生負荷からの回生電力を入力部に返還することが可能となる。なお、回生電力が増大し、出力部の電圧が上昇して、逆方向（出力部→ＤＣ電源入力部）へ還す電力が大きくなっても、回生電流が大きくなるだけで、常に同一のデューティー比のまま動作させることができる。

また、図８は、降圧率が低い場合（回生負荷が小さい場合）の動作について説明するための図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、降圧率の低い場合、例えば、図８に示す回生時の電源Ｅｇ（出力部の電圧）と、負荷Ｒｇ（ＤＣ電源入力部の電源）に印加する電圧比が、「１：０．８」〜「１：１」程度の場合には、スイッチＳＷ２及びスイッチＳＷ３をオフとし、スイッチＳＷ４を常時オンとし、スイッチＳＷ１のみをオンオフさせて制御を行っている。

最初に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、時刻ｔ１において、スイッチＳＷ１をオンとし、キャパシタＣ１→スイッチＳＷ１→インダクタＬ→負荷Ｒｇ→スイッチＳＷ４→キャパシタＣ２のルートで電流Ｉ１が流れる。この時、負荷Ｒｇ（ＤＣ電源入力部の電源）がキャパシタＣ１及びキャパシタＣ２により充電される（（図８（ｂ）のＩ１：Ｃ１、Ｃ２の放電電流波形を参照）。また、この時、インダクタＬに磁気エネルギが蓄積される。

次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、時刻ｔ２において、スイッチＳＷ１をオフすると、インダクタＬに蓄積された磁気エネルギによる充電電流Ｉ２が、インダクタＬ→負荷Ｒｇ→フライホイールダイオードＤ３→フライホイールダイオードＤ２のルートで流れる（（図８（ｂ）のＩ２：Ｌ放出電流波形を参照）。

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、降圧率の低い場合（回生負荷が小さい場合）は、スイッチＳＷ１のオンオフ制御だけで回生を行うことができる。

図９は、本発明を用いた実際の回路における各部の波形測定例を示す図であり、昇圧動作時の波形を示したものである（図５参照）。

図９中の、符号ａ１は、スイッチＳＷ２をオンオフするためのゲート波形、ａ２は、ＤＣ電源入力部から回路に流れる電流波形、ａ３は、スイッチＳＷ２の電流波形、ａ４は、インダクタＬの出力側とＤＣ電源入力部の負極側との間の電圧波形、ａ５は、スイッチＳＷ４の電流波形、ａ６は、スイッチＳＷ１の電流波形を示している。

なお、電流ａ５の円で囲んだ部分の電流波形ｂ１及びｂ２の部分については、電流ａ３と電流ａ６を加えた波形となっている。

（故障検出時の動作）
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１において、昇圧動作時又は降圧動作時にキャパシタＣ１又はキャパシタＣ２がショートした場合（故障が発生した場合）の動作について、図１０を参照して説明する。図１０は、ｔ０からの中点電位Ｅの変移（キャパシタＣ１の故障発生時、又は、キャパシタＣ２の故障発生時）と、コンパレータＣＯ１及びコンパレータＣＯ２の出力と、停止信号の出力（停止出力）との時間的な関係を示した図である。なお、図１０において、ＡＢＣＤは、接続点と対応しており、ＡＢ間が抵抗Ｒ１に印可されている電圧、ＢＣ間が抵抗Ｒ２に印可されている電圧、ＣＤ間が抵抗Ｒ３に印可されている電圧を表している。

図１０に示すように、時刻ｔ１の時点で、キャパシタＣ１において、故障が発生した場合、中点電位Ｅが上昇し始め、Δｔ１後、設定範囲の上限を超える。そうすると、コンパレータＣＯ１からキャパシタＣ１がショートしている（故障している）ことを示す応答（コンパレータＣＯ１出力“１”）が出力され、コンパレータＣＯ２からは何も出力されない。そして、故障検出部７のＮＯＲゲートＮＧ１でコンパレータＣＯ１及びコンパレータＣＯ２からの応答についてＮＯＲがとられ、少なくとも一方から応答が出力されている場合に停止出力（停止信号の出力）がなされる。

また、時刻ｔ２の時点で、キャパシタＣ２において、故障が発生した場合、中点電位Ｅが下降し始め、Δｔ２後、設定範囲の下限を超える。そうすると、コンパレータＣＯ２からキャパシタＣ２がショートしている（故障している）ことを示す応答（コンパレータＣＯ２出力“１”）が出力され、コンパレータＣＯ１からは何も出力されない。そして、故障検出部７のＮＯＲゲートＮＧ１でコンパレータＣＯ１及びコンパレータＣＯ２からの応答についてＮＯＲがとられ、少なくとも一方から応答が出力されている場合に停止出力（停止信号の出力）がなされる。

（多入出力の電力変換器の回路例）
次に、多入力の電力変換器の回路例について、図１１を参照して説明する。
図１１に示すように、多入力の電力変換器（マルチポート電力変換器）１Ａは、入力された電圧を昇圧、降圧、導通して出力するもので、直列に接続されたキャパシタＣ１及びキャパシタＣ２が、４つのＤＣ−ＤＣコンバータＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆによって共有されたものである。そして、このような場合であっても、電力変換器１Ａでは、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２の中点電位を検出し、この中点電位の変化から故障発生を検出する故障検出部７を備えることで、キャパシタＣ１の故障と、キャパシタＣ２の故障とを検出することができる。また、この故障検出部７から停止信号が出力された場合、制御部９によって、昇圧動作又は降圧動作を停止させることができる。なお、故障検出部７の回路の詳細は前記したものと同様であるので、その説明は省略する。

ちなみに、ＤＣ−ＤＣコンバータＣは、ＦＣ（燃料電池）に接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータＤは、モータＩＮＶ（モータのインバータ）と、バッテリ（例えば、１２Ｖ直流電源）とに接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータＥは、Ａ／Ｃ（エアコン）に接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータＦは、Ａ／Ｐ（補機）に接続されている。

（補足（電流による故障検出）等）
本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ１においては、直列に接続されたキャパシタＣ１とキャパシタＣ２との中点電位の変化から、故障を検出することとしているが、例えば、インダクタＬの電流の変化から、故障を検出する場合、以下に記載する理由から不可能であることを、図１２を参照して説明する。

例えば、キャパシタＣ２が故障した場合、ＩＧＢＴ部５のＨｉ側ゲート（ＳＷ３）がオンの場合におけるインダクタＬ１の電流変化の傾きと、ＩＧＢＴ部３のＬｏ側ゲート（ＳＷ２）がオンの場合におけるインダクタＬ１の電流変化の傾きとは大幅に変わらないので、当該キャパシタＣ２の故障を検出することができない。

また、このまま、ＩＧＢＴ部３及びＩＧＢＴ部５のスイッチングを行うと、ＩＧＢＴ部５のＨｉ側ゲート（ＳＷ３）によるスイッチングしても、キャパシタＣ１には充電できず、ＩＧＢＴ部３のＬｏ側ゲート（ＳＷ２）によるスイッチングにより、インダクタＬ１に蓄えられていた電圧が断続的にキャパシタＣ１に充電されるだけで、同じＤｕｔｙでは十分昇圧できず、出力電圧が大幅に低下することになる。これにより、電流の変化から故障検出するシステムは、ダウンすることになる。この電流の変化を検出するには、Ｄｕｔｙと入出力の電圧とから昇圧率を常時監視する必要があり非常に煩雑になってしまう。これにより、やはり、直列に接続されたキャパシタＣ１及びキャパシタＣ２の中点電位を検出する本発明のＤＣ／ＤＣコンバータ１の方が簡単確実に当該キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２の故障を検出することができる。

以上説明したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１では、直列に接続したキャパシタＣ１及びキャパシタＣ２の中点電位を故障検出部７によって、検出することで、当該キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２の故障を検出することができる。また、マルチポート電力変換器１Ａのような多入力の電力変換器であっても、故障検出部７が１つあれば、当該変換器全体を小型化しつつ、キャパシタＣ１及びキャパシタＣ２のショートを検出することができる。そして、この故障検出部７が停止信号を出力することで、制御部９によって昇降圧を停止させて、出力電圧の安定化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、インダクタＬが電源の正極側にある場合を説明したが、インダクタＬは電源の負極側にあっても同様の機能・効果を実現することができる。また、実施形態ではキャパシタＣ１及びキャパシタＣ２がセラミックコンデンサの場合を説明したが、フィルムコンデンサ等の他のコンデンサを用いてもよい。

更に本発明によれば、不要な回生を阻止したい場合に回生阻止モードを実現することもできる。この回生阻止モードではスイッチＳＷ１、ＳＷ４を常時オフとし、それぞれのフライホイールダイオードを機能させればよい。

そして、本発明のＤＣ/ＤＣコンバータ１は、前記の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明の原理を３倍以上の昇圧回路に適用することも可能である。

そしてまた、本発明においては、可変昇圧型のＤＣ/ＤＣコンバータの小型化、軽量化、低価格化を実現でき、また、電力変換の高効率化を実現できる効果を有するので、本発明は、ソーラーセルが太陽光から発電し、発電電圧を系統電圧レベルまで上昇させるインバータヘの入力（ＦＣ（燃料電池）、風力発電なども同様）、自動車のハイブリッドシステムのモータ駆動電圧の昇圧、一般のバッテリ電圧以上の電圧が必要な負荷を使用するシステム、自動車等の移動体や設置場所が狭い家庭用電気機器への用途等に利用できる。

本発明の実施形態に係る電力変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）の回路図である。 図１に示した電力変換器の故障検出部の詳細を示した図である。 昇圧動作の概略を説明するための図である。 降圧動作の概略を説明するための図である。 昇圧動作の詳細を説明するための図である。 通常の整流回路として動作させる場合の例を示した図である。 降圧動作の詳細を説明するための図である。 降圧率が低い場合（回生負荷が小さい場合）の動作について説明するための図である。 図１に示した電力変換器の各部の波形測定例を示す図であり、昇圧動作時の波形を示したものである。 中点電位の変移と、２つのコンパレータの出力と、停止出力との時間的な関係を示した図である。 多入出力の電力変換器の回路例を示した図である。 電流の変化から故障を検出する場合について説明するための図である。

符号の説明

１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（電力変換器）
３、５ ＩＧＢＴ部（スイッチ）
７ 故障検出部（故障検出手段）
９ 制御部（制御手段、制御回路部）
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ キャパシタ
Ｌ インダクタ

Claims (10)

1. 第１キャパシタと第２キャパシタとを直列に接続し、予め設定した動作モードに従った複数のスイッチのスイッチングにより、インダクタ、前記第１キャパシタ及び第２キャパシタを選択して機能させることで、入力された電圧の昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換器であって、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定した範囲の値より高くなった場合又は低くなった場合に、前記入力された電圧の昇圧又は降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段
   を備えることを特徴とする電力変換器。
2. 第１入出力部と、直列に接続された第１及び第２キャパシタと、前記第１及び第２キャパシタに接続された第２入出力部とを備え、
   前記第１入出力部の正極側又は負極側に接続されたインダクタと、
   前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記第２入出力部の正極側に接続する第１スイッチと、
   前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、
   前記第１入出力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２のキャパシタの正極側に接続する第３スイッチと、
   前記第１入出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記第２入出力部の負極側に接続する第４スイッチと、
   前記第１ないし第４スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と
   を有する電力変換器であって、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段
   を備えることを特徴とする電力変換器。
3. 入力部と、直列に接続された第１及び第２キャパシタと、前記第１及び第２キャパシタに接続された出力部とを備え、
   前記入力部の正極側又は負極側に接続されたインダクタと、
   前記入力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第１スイッチと、
   前記入力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、
   前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と
   を有する電力変換器であって、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段
   を備えることを特徴とする電力変換器。
4. 出力部と、直列に接続された第１及び第２キャパシタと、前記第１及び第２キャパシタに接続された入力部とを備え、
   前記出力部の正極側又は負極側に接続されたインダクタと、
   前記出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記入力部の正極側に接続する第１スイッチと、
   前記出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記入力部の負極側に接続する第２スイッチと、
   前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と
   を有する電力変換器であって、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段
   を備えることを特徴とする電力変換器。
5. 前記故障検出手段から出力された停止信号を受信した場合に、導通動作を行う制御手段を備えることを特徴とする請求項１ないし４に記載の電力変換器。
6. 少なくとも２つの入出力部と、直列に接続された複数のキャパシタとを有し、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び前記複数のキャパシタを選択して機能させることで、入力された電圧の昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備え、複数の電力変換回路で前記複数のキャパシタを共有する多入出力電力変換器であって、
   前記キャパシタが直列されているいずれかの中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定した範囲の値より高くなった場合又は低くなった場合に、前記入力された電圧の昇圧又は降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段
   を備えることを特徴とする多入出力電力変換器。
7. 少なくとも２つの入出力部を備え、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを選択して機能させることで、昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備えた多入出力電力変換器であって、前記複数の電力変換回路が前記キャパシタを共有しており、
   前記電力変換回路の少なくとも１つは昇降圧回路であり、
   前記入出力部が第１入出力部と第２入出力部とを有し、
   前記キャパシタが直列に接続される第１キャパシタと第２キャパシタとを有し、
   前記スイッチが、
   前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記第２入出力部の正極側に接続する第１スイッチと、
   前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、
   前記第１入出力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第３スイッチと、
   前記第１入出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記第２入出力部の負極側に接続する第４スイッチと、を有し、
   前記第１ないし第４スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段と、
   を備えることを特徴とする多入出力電力変換器。
8. 少なくとも２つの入出力部を備え、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを選択して機能させることで、昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備えた多入出力電力変換器であって、前記複数の電力変換回路が前記キャパシタを共有しており、
   前記電力変換回路の少なくとも１つは昇圧回路であり、
   前記入出力部が第１入出力部と第２入出力部とを有し、
   前記キャパシタが直列に接続される第１キャパシタと第２キャパシタとを有し、
   前記スイッチが、
   前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第１スイッチと、
   前記第１入出力部の負極側を、前記第１キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの正極側に接続する第２スイッチと、を有し、
   前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の昇圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段と、
   を備えることを特徴とする多入出力電力変換器。
9. 少なくとも２つの入出力部を備え、予め設定した動作モードに従ったスイッチのスイッチングにより、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを選択して機能させることで、昇圧、降圧、導通のいずれかの動作を行う電力変換回路を複数備えた多入出力電力変換器であって、前記複数の電力変換回路が前記キャパシタを共有しており、
   前記電力変換回路の少なくとも１つは降圧回路であり、
   前記入出力部が第１入出力部と第２入出力部とを有し、
   前記キャパシタが直列に接続される第１キャパシタと第２キャパシタとを有し、
   前記スイッチが、
   前記第１入出力部の正極側を、前記第１キャパシタの正極側及び前記第２入出力部の正極側に接続する第１スイッチと、
   前記第１入出力部の負極側を、前記第２キャパシタの負極側及び前記第２キャパシタの負極側に接続する第２スイッチと、を有し、
   前記第１及び第２スイッチのオン／オフを制御する制御回路部と、
   前記第１キャパシタと前記第２キャパシタとが直列されている中点の電位である中点電位を検出し、この検出した中点電位の値が予め設定された範囲の値より高く又は低くなった場合に、入力電圧の降圧を停止させる停止信号を出力する故障検出手段と、
   を備えることを特徴とする多入出力電力変換器。
10. 前記故障検出手段から出力された停止信号を受信した場合に、導通動作を行う制御手段を備えることを特徴とする請求項６ないし９に記載の多入出力電力変換器。

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