JP2009225647A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減してコストを低減できる電力変換装置を提供する。
【解決手段】高電圧直流電源２と、メインスイッチ４と、一次巻線及び二次巻線からなるトランス８と、平滑コンデンサＣ１と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ２と、ダイオードＤ２と、平滑コンデンサＣ２と、二次巻線に誘導される電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、整流回路から平滑回路への電流の通過／遮断をするスイッチング素子Ｑ３と、平滑回路の出力側に設けられた補機駆動用直流電源Ｂと、補機駆動用直流電源Ｂから二次巻線への電流の通過／遮断をするスイッチング素子Ｑ４と、メインスイッチ４及スイッチング素子Ｑ３をＯＦＦし、スイッチング素子Ｑ４をＯＮ及びＯＦＦして、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２をプリチャージするプリチャージ制御手段とを具備して構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、第１及び第２の平滑コンデンサを有する双方向コンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを備えた電力変換装置に関し、特に、第１及び第２の平滑コンデンサのプリチャージに関する。

ハイブリッド自動車、燃料電池車両や電動車両などでは、発電・電動機（以下、電動機又はモータと略す）により、駆動力が生成され、車軸に伝達される。車両の走行状態に応じた最適な駆動力を得るために、高電圧バッテリの電圧を双方向コンバータを昇圧器として動作させ、所望の電圧に昇圧して、該昇圧電圧に基づき、インバータにより直流／３相交流に変換し、モータの駆動力を得ている。また、車軸から電動機に伝達された運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、インバータより３相交流／直流変換し、双方向コンバータを降圧器として動作させ、降圧して高電圧バッテリに回生している。

また、降圧電圧や昇圧電圧を一定に維持するための平滑コンデンサが高電圧バッテリやインバータ側にそれぞれ設けられている。この平滑コンデンサに高電圧バッテリ側から突入電流が流れ、メインコンタクタが溶着したり、平滑コンデンサが損傷したりすることを防止するべく平滑コンデンサを徐々に充電を行うプリチャージを行う必要がある。従来、プリチャージは、メインコンタクタと並列にプリチャージコンタクタ及びプリチャージ抵抗を設け、メインコンタクタをＯＦＦし、プリチャージコンタクタをＯＮして、プリチャージ抵抗を介して、平滑コンデンサをプリチャージしている。

一方、ＥＣＵ、ヘッドライト、カーオーディオ、ドアミラーヒータ、自動変速機の作動油の油圧を所望とするための電動オイルポンプ等の１２Ｖ負荷（補機）が１２Ｖバッテリ（補機駆動用直流電源）から給電されて、作動する。このような構成において、メンテナンス時の作業員の安全を担保するため等から、車両等を停止したとき、平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電する必要がある。

従来、負荷への給電に係る先行技術としては、特許文献１がある。特許文献１には、ＡＣ１００Ｖの交流電圧を整流器２で直流電圧に変換し、その直流電圧をトランスの一次巻線４２が形成するリアクトルに印加するとともに、スイッチング素子３２をスイッチングして、昇圧するとともに、トランスの二次巻線６１−６４に発生される交流電圧を整流して、制御回路等に給電することが記載されている。
特開平７−３１１５１号公報

従来の電力変換装置では以下の問題点があった。プリチャージは、プリチャージコンタクタ及びプリチャージ抵抗を設けて行っていたため、部品点数が多くなり、コストが高くなるという問題点があった。また、特許文献１では、トランスを用いて１次巻線側で昇圧コンバータを構成する場合においては、２次巻線から直流電圧を制御回路等に供給できるが、トランスを用いて１次巻線側で降圧コンバータを構成する場合についての記載がない。また、平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージについての記載もない。更に、平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電することについての記載もない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、プリチャージコンタクタ及びプリチャージ抵抗を無くしてプリチャージを行うことにより、部品点数を削減してコストを低減させるとともに、回路規模を増加させることなく、双方向コンバータの昇圧動作や降圧動作中に補機や補機バッテリに電力供給ができ、更に平滑コンデンサの電荷を効率的に放電できる電力変換装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明によれば、第１の直流電源と、前記第１の直流電源からの電力の供給を接断するメインスイッチと、一端が前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極に接続された一次巻線、及び二次巻線からなるトランスと、前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極及び前記一次巻線の一端に接続されるととともに、前記第１の直流電源の負極に接続された第１の平滑コンデンサと、前記一次巻線の他端と前記第１の直流電源の負極に接続された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードと、前記一次巻線の他端及び正極ラインに接続された第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードと、前記正極ラインと前記第１の直流電源の負極に接続された第２の平滑コンデンサと、前記二次巻線に誘導される電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、前記整流回路から前記平滑回路への電流の通過／遮断をする第３のスイッチング素子と、前記平滑回路の出力側に設けられた第２の直流電源と、前記第２の直流電源から前記二次巻線への電流の通過／遮断をする第４のスイッチング素子と、前記メインスイッチ及び前記第３のスイッチング素子をＯＦＦし、前記第４のスイッチング素子をＯＮ及びＯＦＦして、前記第１及び第２の平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ制御手段とを具備したことを特徴とする電力変換装置が提供される。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、一端が前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極に接続された第２の一次巻線、及び第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の一次巻線の他端と前記第１の直流電源の負極に接続された第５のスイッチング素子と、前記第５のスイッチング素子に逆並列に接続された第３のダイオードと、前記第２の一次巻線の他端及び前記正極ラインに接続された第６のスイッチング素子と、前記第６のスイッチング素子に逆並列に接続された第４のダイオードと、前記第２の二次巻線に誘導される電圧を整流する第２の整流回路と、前記第２の整流回路から前記平滑回路への電流の通過／遮断をする第７のスイッチング素子と、前記第２の直流電源から前記第２の二次巻線への電流の通過／遮断をする第８のスイッチング素子とを更に具備したことを特徴とする電力変換装置が提供される。

請求項３記載の発明によれば、第１の直流電源と、前記第１の直流電源からの電力の供給を接断するメインスイッチと、前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極及び前記第１の直流電源の負極に接続された第１の平滑コンデンサと、それぞれ一端が前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極に接続された一次巻線、及び二次巻線からなる複数のトランスと、それぞれ前記一次巻線の他端と前記第１の直流電源の負極に接続された複数の第１のスイッチング素子と、それぞれ前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された複数の第１のダイオードと、それぞれ前記一次巻線の他端及び正極ラインに接続された複数の第２のスイッチング素子と、それぞれ前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された複数の第２のダイオードと、前記正極ラインと前記第１の直流電源の負極に接続された第２の平滑コンデンサと、それぞれ前記二次巻線に誘導される電圧を整流する複数の整流回路と、前記複数の整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、それぞれ前記複数の整流回路から前記平滑回路への電流の通過／遮断をする複数の第３のスイッチング素子と、前記平滑回路の出力側に設けられた第２の直流電源と、それぞれ前記第２の直流電源から前記複数の二次巻線への電流の通過／遮断をする複数の第４のスイッチング素子と、前記メインスイッチをＯＦＦし、少なくとも１つの前記第３のスイッチング素子をＯＦＦするとともに、該ＯＦＦした前記第３のスイッチング素子についての前記二次巻線に対応する前記第４のスイッチング素子をＯＮ及びＯＦＦして、前記第１及び第２の平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ制御手段とを具備したことを特徴とする電力変換装置が提供される。

請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記整流回路は前記二次巻線に接続された第３のダイオードを有し、前記第３のダイオードは前記第４のスイッチング素子と逆並列に接続され、前記第３のスイッチング素子と逆並列に接続された第４のダイオードを更に具備した電力変換装置が提供される。

請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記整流回路は前記二次巻線に接続された第３のダイオードを有し、前記第４のスイッチング素子は前記二次巻線に接続されており、前記第３のダイオードと前記二次巻線の接続点と、前記第４のスイッチング素子と前記二次巻線の接続点は異なり、プリチャージ時の前記二次巻線の巻線数が調整される電力変換装置が提供される。

請求項６記載の発明によれば、請求項１又は３記載の発明において、前記プリチャージ制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて、前記第４のスイッチング素子のＯＮからＯＦＦ及びＯＦＦからＯＮへの切り替えが交互に行われるよう制御する電力変換装置が提供される。

請求項７記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記第１のスイッチング素子を所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第１の平滑コンデンサの電荷が放電されるとともに、前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第１の放電制御手段を更に具備したことを特徴とする電力変換装置が提供される。

請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の発明において、前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記第２のスイッチング素子を所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第２の平滑コンデンサの電荷が前記第１の平滑コンデンサに放電されるとともに前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第２の放電制御手段を更に具備した電力変換装置が提供される。

請求項９記載の発明によれば、請求項７記載の発明において、前記第１の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記第１のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する電力変換装置が提供される。

請求項１０記載の発明によれば、請求項８記載の発明において、前記第２の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記第２のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する電力変換装置が提供される。

請求項１１記載の発明によれば、請求項８記載の発明において、前記第１の平滑コンデンサの電圧が前記整流回路に電流が流れなくなる電圧になったとき、前記第１の放電制御手段による前記第１の平滑コンデンサの電荷の放電を停止して、前記第２の放電制御手段による前記第２の平滑コンデンサの電荷の放電に切り替えるように制御する放電切替制御手段を更に具備した電力変換装置が提供される。

請求項１２記載の発明によれば、請求項３記載の発明において、前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記複数の第１のスイッチング素子の少なくとも１つを所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第１の平滑コンデンサの電荷が放電されるとともに、前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第１の放電制御手段を具備したことを特徴とする電力変換装置が提供される。

請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の発明において、前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記複数の第２のスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第２の平滑コンデンサの電荷が前記第１の平滑コンデンサに放電されるとともに前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第２の放電制御手段を更に具備した電力変換装置が提供される。

請求項１４記載の発明によれば、請求項１２記載の発明において、前記第１の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記各二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記各第１のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する電力変換装置が提供される。

請求項１５記載の発明によれば、請求項１３記載の発明において、前記第２の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記各二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記各第２のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する電力変換装置が提供される。

請求項１６記載の発明によれば、請求項１５記載の発明において、前記第１の平滑コンデンサの電圧が全ての前記整流回路に電流が流れなくなる電圧になったとき、前記第１の放電制御手段による前記第１の平滑コンデンサの電荷の放電を停止して、前記第２の放電制御手段による前記第２の平滑コンデンサの電荷の放電に切り替えるように制御する放電切替制御手段を更に具備した電力変換装置が提供される。

請求項１記載の発明によると、メインスイッチ及び第３のスイッチング素子をＯＦＦし、第４のスイッチング素子をＯＮすると第２の直流電源から二次巻線に電圧が印加され、一次巻線に電圧が誘導され、第１のダイオードがＯＮして、第１の平滑コンデンサがプリチャージされる。また、第４のスイッチング素子をＯＦＦすると、第２のダイオードがＯＮして、第１の平滑コンデンサを通して、第２の平滑コンデンサがプリチャージされる。プリチャージコンタクタ及びプリチャージ抵抗を無くし、プリチャージを行うことができ、
部品点数の削減及びコスト低減することができる。

請求項２記載の発明によると、第１及び第５のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦして昇圧する場合や第２及び第６のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦして、降圧する場合において、第１及び第５のスイッチング素子や第２及び第６のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦをインターリーブすることにより、整流回路の合成電流のリプル電流を低減させることができる。

請求項３記載の発明によると、複数の第１及び第２のスイッチング素子、並びに第１及び第２のフリーホイールダイオードを並列に設けたので、第１及び第２のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦをインターリーブすることにより、各一次巻線に流れるリアクトル電流の合成電流のリプル電流を低減することができ、その結果、各二次巻線に流れる二次電流の合成電流のリプル電流を低減することができる。

請求項４記載の発明によると、第３及び第４のスイッチング素子をＦＥＴ等で形成した場合に第３及び第４ダイオードをＦＥＴのボディダイオードにより構成できるので、整流回路の構成が簡単になる。

請求項５記載の発明によると、整流回路と二次巻線の接続点及び第４のスイッチング素子と二次巻線の接続点が異なるので、第１及び第２平滑コンデンサのプリチャージのときと、昇圧・降圧動作時で二次巻線の巻数を調整できるので、所望の電圧を一次巻線や二次巻線に誘導することができる。

請求項６記載の発明によると、第１の平滑コンデンサ及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて、第１及び第２の平滑コンデンサの充電が交互に行われることから、第１及び第２の平滑コンデンサに流れる過電流を抑制できる。

請求項７又は１２記載の発明によると、第１のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を所定とすることにより、第１の平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電するとともに、負荷に所望の電圧を供給することができ、第１の平滑コンデンサの電荷を有効利用できる。

請求項８又は１３記載の発明によると、第２のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦすると、電力変換装置は降圧コンバータとして動作するが、第２のスイッチング素子がＯＦＦしたとき、一次巻線の両端には、直流電源の電圧が印加されて、二次巻線に電圧が誘導されるが、二次電流が流れるときに、第３のスイッチング素子をＯＮすることにより、負荷に所望の電圧を供給することがでる。

請求項９又は１４記載の発明によると、第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて、二次巻線に誘導される電圧を算出するので、第１の平滑コンデンサの電荷に基づき平滑回路の出力に接続される負荷に電力を供給することができ、第１の平滑コンデンサの電荷を最大限有効利用できる。

請求項１０又は１５記載の発明によると、第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて、二次巻線に誘導される電圧を算出するので、第２の平滑コンデンサの電荷に基づき平滑回路の出力に接続される負荷に電力を供給することができ、第２の平滑コンデンサの電荷を最大限有効利用できる。

請求項１１又は１６記載の発明によると、第１の平滑コンデンサの電圧が全ての整流回路に電流が流れなくなる電圧になっても、第１の平滑コンデンサの電荷の放電を継続すると、電荷が捨てられるだけであるが、第１の平滑コンデンサの電圧が全ての整流回路に電流が流れなくなる電圧になると、第２平滑コンデンサの電荷を放電するように切り替えるので、第１の平滑コンデンサの電荷を有効利用することができる。

第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。図１に示すように、ハイブリッド車両は、バッテリ（高電圧直流電源）（第１の直流電源）２、メインコンタクタ４、平滑コンデンサＣ１、双方向コンバータ６、平滑コンデンサＣ２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０、補機駆動用直流電源（１２Ｖバッテリ）（第２の直流電源）Ｂ、１２Ｖ負荷（補機）１４、インバータ１６、発電電動機（モータ）１８、エンジンＥＣＵ２０、マネージメントＥＣＵ２２、モータＥＣＵ２４を具備する。

バッテリ（高電圧直流電源）２は、モータ１８に双方向コンバータ６やインバータ１６を介して電力供給するための蓄電装置であり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などであり、複数の単電池がモジュール化された複数のバッテリブロックが直列接続されている。

メインコンタクタ（メインスイッチ）４は、バッテリ２の正極と双方向コンバータ６のハイ側との接続を機械的にＯＮ／ＯＦＦする１ａ接点構成のリレーで構成され、バッテリ２及び双方向コンバータ６への電力供給を実施又は遮断するためのものであり、一方の接点がバッテリ２の正極に接続され、他方の接点が平滑コンデンサＣ１の正極に接続されている。平滑コンデンサＣ１は、バッテリ２や双方向コンバータ６からの出力を平滑化するためのコンデンサである。

双方向コンバータ６は、バッテリ２からのバッテリ電圧を所定の昇圧電圧に昇圧及びインバータ１６の出力電圧を所定の降圧電圧に降圧するコンバータであり、図１に示すように、リアクトル及び変圧器としての一次巻線８ａ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及びフリーホイールダイオードＤ１，Ｄ２を備える。

一次巻線８ａは、昇降圧のためのリアクトル及び変圧器の一次コイル並びに平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージの際の二次コイルとしての役割を果たすものであり、一方の端子がメインコンタクタ４の他方の接点に接続され、他方の端子がスイッチング素子Ｑ１のエミッタ、スイッチング素子Ｑ２のコレクタ、フリーホイールダイオードＤ１のアノード、フリーホイールダイオードＤ２のカソードに接続されている。

スイッチング素子Ｑ１（第１のスイッチング素子）は、例えば、ＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴであり、ＩＧＢＴ素子で構成すると、コレクタが一次巻線８ａの他方の端子に接続され、エミッタがバッテリ２の負極に接続される。ゲートには、スイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦするためのゲート信号がモータＥＣＵ２４から入力される。

スイッチング素子Ｑ２（第２のスイッチング素子）は、例えば、ＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴであり、ＩＧＢＴ素子で構成すると、エミッタが一次巻線８ａの他方の端子に接続され、カソードが平滑コンデンサＣ２の正極に接続される。ゲートには、スイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするためのゲート信号がモータＥＣＵ２４から入力される。

フリーホイールダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｑ１と逆並列に接続され、アノードがスイッチング素子Ｑ１のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子Ｑ１のコレクタに接続されている。スイッチング素子Ｑ１のエミッタ及びフリーホイールダイオードＤ１のアノードは，バッテリ２の負極に接続されている。尚、スイッチング素子Ｑ１及びフリーホイールダイオードＤ１に並列にスイッチング素子Ｑ１のソフトスイッチング実現のために共振コンデンサを設けてもよい。

フリーホイールダイオードＤ２は、スイッチング素子Ｑ２と逆並列に接続され、アノードがスイッチング素子Ｑ２のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子Ｑ２のコレクタに接続されている。

スイッチング素子Ｑ２のコレクタ及びフリーホイールダイオードＤ２のアノードは，平滑コンデンサＣ２の正極に接続されている。尚、スイッチング素子Ｑ２及びフリーホイールダイオードＤ２と並列にスイッチング素子Ｑ２のソフトスイッチング実現のために共振コンデンサを設けてもよい。また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＭＯＳＦＥＴで構成する場合は、エミッタをソース、コレクタをドレインに置き換えれば良い。

平滑コンデンサＣ２は、双方向コンバータ６から出力される昇圧電圧やインバータ１６から出力される電圧を平滑化するコンデンサであり、正極がスイッチング素子Ｑ２のコレクタに接続され、負極がバッテリ２の負極に接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は、バッテリ２やインバータ１６の直流出力電圧に基づいて、所定の電圧、例えば、１２Ｖの直流電圧を出力するコンバータであり、トランス８、整流ダイオードＤ３、還流ダイオードＤ４、ダイオードＤ５、ＦＥＴＱ３，Ｑ４、リアクトルＬ、平滑コンデンサＣ３を有する。トランス８は、一次巻線８ａ及び二次巻線８ｂから構成され、一次巻線８ａに流れる電流の変化による磁束の変化により二次巻線８ｂの両端に起電力を発生する。

二次巻線８ｂは、一端がダイオードＤ３のアノードに接続され、他端が整流ダイオードＤ３のアノード、平滑コンデンサＣ３の負極に接続されている。二次巻線８ｂは、一次巻線８ａの一端に正の電圧、例えば、メインコンタクタ４及びスイッチング素子Ｑ１をＯＮしたときに、二次巻線８ｂの整流ダイオードＤ３のアノードが接続される一端に正の電圧が誘導される極性となるようにコイルが巻かれている。また、一次巻線８ａと二次巻線８ｂの巻線比ｎは、後述するように、メインコンタクタ４及びスイッチング素子Ｑ１がＯＮされたときに、バッテリ２の電圧Ｖ１とすると、二次巻線８ｂの両端に発生する電圧Ｖ０／ｎが所望となるようコイルが巻かれている。

ＦＥＴＱ４（第４のスイッチング素子）と整流ダイオードＤ３は逆並列に接続されている。ＦＥＴＱ４は、補機駆動用直流電源Ｂから二次巻線８ｂに電流を流して、平滑コンデンサＣ１をプリチャージするためのスイッチング素子であり、ソースが二次巻線８ｂの一端及び整流ダイオードＤ３のアノードに接続され、ドレインが整流ダイオードＤ３のカソード、ダイオードＤ５のカソード及びＦＥＴＱ３のドレインに接続されている。ゲートには、モータＥＣＵ２４からＯＮ／ＯＦＦするゲート信号が入力される。

整流ダイオードＤ３は、二次巻線８ｂの二次電流を半波整流するダイオードであり、ＦＥＴＱ４のボディダイオード等により構成され、アノードが二次巻線８ｂの一端及びＦＥＴＱ４のソースに接続され、カソードがＦＥＴＱ４のドレイン、ダイオードＤ５のカソードに接続されている。

ＦＥＴＱ３（第３のスイッチング素子）とダイオードＤ５は逆並列に接続されている。ＦＥＴＱ３は、１２Ｖ負荷１４に給電及び電力調整のためのスイッチング素子であり、ドレインがＦＥＴＱ４のドレイン及びダイオードＤ３のカソードに接続され、ソースがダイオードＤ５のアノード、ダイオードＤ４のカソード及び平滑リアクトルＬの一端に接続されている。ダイオードＤ５は、平滑コンデンサＣ１をプリチャージする際に、二次巻線８ｂの両端の電圧により一次巻線８ａの誘電される電圧を降下させ、平滑コンデンサＣ１への突入電流を防止するためのものであり、ＦＥＴＱ４のボディダイオード等により構成され、アノードがＦＥＴＱ３のソース、フリーホイールダイオードＤ４のアノード並びに平滑リアクトルＬの一端に接続されている。

尚、ＦＥＴＱ４のソースと整流ダイオードＤ３のアノードを接続せずに、ＦＥＴＱ４のソースが接続される二次巻線８ｂの接続点と整流ダイオードＤ３のアノードが接続される二次巻線８ｂの接続点を別にし、プリチャージのときと１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１０を動作させたときで、二次巻線８ｂの巻線数を調整することにより、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２をプリチャージする際に、二次巻線８ｂの両端に印加される電圧を調整し、一次巻線８ａに流れる電流が抑制されるようにしても良い。

フリーホイールダイオードＤ４は、整流ダイオードＤ３がＯＦＦしたときに、平滑リアクトルＬに蓄積された磁気エネルギーを還流させる還流ダイオードであり、アノードが二次巻線８ｂの他端に接続され、カソードがダイオードＤ５のアノード、ＦＥＴＱ３のソース及び平滑リアクトルＬの一端に接続されている。平滑リアクトルＬは、整流ダイオードＤ３の出力電流を平滑化するものであり、一端がＦＥＴＱ３のソース、ダイオードＤ５のアノード、フリーホイールダイオードＤ４のカソードに接続され、他端が平滑コンデンサＣ３の正極及び補機駆動用直流電源Ｂの正極に接続されている。

平滑コンデンサＣ３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧を平滑化して、１２Ｖ負荷１４に印加する電圧のリプルを抑制するコンデンサであり、正極が平滑リアクトルＬの他端（ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力）及び補機駆動用直流電源Ｂの正極に接続され、負極がグラウンドに接続されている。

補機駆動用直流電源Ｂは、１２Ｖ負荷（補機）１４に、一定の電圧（１２Ｖ）を供給するバッテリであり、正極が平滑リアクトルＬの他端（ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力）に接続され、負極がグラウンドに接続されている。

１２Ｖ負荷（補機）１４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０や補機駆動用直流電源Ｂより給電される負荷であり、例えば、電動オイルポンプ、電動パワーステアリング、エアコン、ライト、モータＥＣＵ２４等のＥＣＵ等であり、補機駆動用直流電源Ｂに並列に接続されている。尚、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０より電力供給されると、１２Ｖ負荷１４が給電されるとともに、補機駆動用直流電源Ｂが充電されることから、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの電力供給については、補機駆動用直流電源Ｂについても１２Ｖ負荷１４としてＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの電力供給の点では同様の扱いをする。

インバータ１６は、モータ１８の駆動（モータ１８によるアシスト）時には、双方向コンバータ６により昇圧された昇圧電圧をモータＥＣＵ２４による図示しないスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのＰＷＭ制御により３相の交流電圧に変換して、モータ１８に出力する。また、モータ１８で発電された３相交流電圧をモータＥＣＵ２４の制御により図示しない全スイッチング素子のＯＦＦによる全波整流により直流電圧に変換する。

モータ１８は、その出力軸は図示しないエンジンのクランク軸に連結され、例えば、３相のブラシレスモータが用いられて、駆動時には、インバータ１６により交流電力、例えば、三相交流電力が供給され、電動機として作動し、電動機が駆動されることによりエンジンの始動を行ったり、エンジンの駆動力をアシストする。また、回生時には、運動エネルギーが電力に変換され、該電力がインバータ１６で直流電圧に変換されて、バッテリ２を充電するとともに、１２Ｖ負荷１４に給電する。図示しない自動変速機は、電動オイルポンプによる油圧の制御により、複数のシンクロクラッチが駆動されることにより変速動作が制御される。エンジン及びモータ１８の駆動力は、自動変速機の左右の駆動輪に伝達される。また、ハイブリッド車両の減速時に駆動輪からモータ１８側に駆動力が伝達されると、モータ１８は発電機として機能して回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。

マネージメントＥＣＵ２２は、エンジンＥＣＵ２０から出力されるエンジン状態からエンジン始動許可・出力指令をエンジンＥＣＵ２０に対して行い、エンジン状態やモータＥＣＵ２４から出力されるモータ１８の状態からモータトルクを算出し、トルク指令（アシスト指令）をモータＥＣＵ２４に対して行う。また、エンジン状態及びバッテリ２の残容量ＳＯＣに基づいて、モータＥＣＵ２４に対して回生を指示（回生指令）する。図示しない平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧を検出する電圧センサ等のセンサ出力がモータＥＣＵ２４に入力される。

モータＥＣＵ２４は、以下の機能を有する。（１）ＦＥＴＱ３をＯＦＦ、ＦＥＴＱ４をＯＮ／ＯＦＦして、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージの制御を行う。（２）マネージメントＥＣＵ２２からモータ８の駆動指令があった場合、モータトルク指令値に基づいて、双方向コンバータ６のスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦを制御するゲート信号を出力して、バッテリ２の電圧を所定の出力電圧に昇圧するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を起動し、１２Ｖ負荷１４に電力を供給する。また、双方向コンバータ６から出力された直流を交流に変換のためにＰＷＭ変調方式によりゲート信号をインバータ６に出力する。（３）マネージメントＥＣＵ２２からモータ１８の回生指令があった場合、モータ１８から出力される３相の交流電圧を全波整流により直流電圧に変換するためにゲート信号をインバータ６に出力する。双方向コンバータ６のスイッチング素子Ｑ２のＯＮ／ＯＦＦを制御し、所定の電圧に降圧して双方向コンバータ６から出力された直流電圧をバッテリ２に供給するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を起動し、１２Ｖ負荷１４に電力を供給する。（４）平滑コンデンサＣ１及び平滑コンデンサＣ２の放電指令があると、ＦＥＴＱ４をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３をＯＮ／ＯＦＦ、双方向コンバータ６のスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦを制御して、平滑コンデンサＣ１から一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通してグラウンドに放電するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を駆動して、平滑コンデンサＣ１の電荷に基づき１２Ｖ負荷１４に電力を供給する。また、ＦＥＴＱ４をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３をＯＮ／ＯＦＦ、双方向コンバータ６のスイッチング素子Ｑ２のＯＮ／ＯＦＦを制御して、スイッチング素子Ｑ２及び二次巻線８ｂを通して平滑コンデンサＣ１に放電するとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を駆動して、平滑コンデンサＣ２の電荷に基づき１２Ｖ負荷１４に電力を供給する。平滑コンデンサＣ１の放電及び平滑コンデンサＣ２の放電を繰り返すことにより、平滑コンデンサＣ１及び平滑コンデンサＣ２の電荷を放電する。

図２は、本発明の第１実施形態に係るモータＥＣＵ２４の機能ブロック図である。図２に示すように、モータＥＣＵ２４は、プリチャージ制御手段５０、昇圧制御手段５２、降圧制御手段５４、電力制御手段５６及び放電制御手段５８としての機能を備える。

プリチャージ制御手段５０は、Ｃ１充電制御手段６０、Ｃ２充電制御手段６２、Ｃ１，Ｃ２充電切替制御手段６４及びプリチャージ終了判定手段６６を有する。Ｃ１充電制御手段６０は、平滑コンデンサＣ１のプリチャージを制御するものであり、メインコンタクタ４をＯＦＦ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３をＯＦＦし、ＦＥＴＱ４を一定時間ＯＮし、平滑コンデンサＣ１を充電する。

ＦＥＴＱ４がＯＮすると、ダイオードＤ５がＯＮし、補機駆動用直流電源Ｂから平滑リアクトルＬ、ダイオードＤ５、ＦＥＴＱ４を通して、ＦＥＴＱ４のソース側を正極として、二次巻線８ｂの両端に電圧が印加されて、二次巻線８ｂに電流が流れる。このとき、二次巻線８ｂの両端に印加される電圧は、リアクトルＬでの電圧降下やダイオードＤ５での電圧降下により抑制される。

二次巻線８ｂの印加電圧より一次巻線８ａに、平滑コンデンサＣ１の正極側をプラスとする方向に電圧が誘導され、フリーホイールダイオードＤ１がＯＮし、平滑コンデンサＣ１が充電される。このとき、一次巻線８ａに巻き線比に応じた電圧が誘電されるが、二次巻線８ｂに印加される電圧が抑制されていることから、抑制され、平滑コンデンサＣ１に過大な突入電流が流れることが抑制される。

Ｃ２充電制御手段６２は、平滑コンデンサＣ２の充電を制御するものであり、ＦＥＴＱ４をＯＦＦし、平滑コンデンサＣ１から平滑コンデンサＣ２に充電する。ＦＥＴＱ４がＯＦＦすると、平滑コンデンサＣ１の電圧が一次巻線８ａに印加され、フリーホイールダイオードＤ２がＯＮし、平滑コンデンサＣ１の電荷がフリーホイールダイオードＤ２を通して、平滑コンデンサＣ２に放電されて、平滑コンデンサＣ２が充電される。

Ｃ１，Ｃ２充電切替制御手段６４は、平滑コンデンサＣ２の電圧が平滑コンデンサＣ１の電圧に等しくなると、Ｃ１充電制御手段６０に平滑コンデンサＣ１の充電を指示し、平滑コンデンサＣ１の充電と平滑コンデンサＣ２の充電が交互に行われるように制御する。

プリチャージ終了判定手段６６は、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージが終了したか否かを判定するものであり、例えば、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧が、バッテリ２から平滑コンデンサＣ１，Ｃ２に充電したとき、突入電流が防止される第１の規定電圧に等しくなるまで、Ｃ１充電制御手段６０に平滑コンデンサＣ１の充電を指示する。平滑コンデンサＣ２の電圧が第１の規定電圧に等しくなると、メインコンタクタ４をＯＮして、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２を同時に充電する。平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の電圧が、バッテリ２の電圧（第２の規定電圧）に等しくなるまで、バッテリ２から平滑コンデンサＣ１，Ｃ２に充電を行い、その後、メインコンタクタ４をＯＦＦする。

昇圧制御手段５２は、マネージメントＥＣＵ２２からモータ１８の駆動指令があった場合は、メインコンタクタ４をＯＮし、ＦＥＴＱ４をＯＦＦし、昇圧比に対応するデューティ比で双方向コンバータ６のスイッチング素子Ｑ１のＯＮ／ＯＦＦを制御し、バッテリ２の電圧Ｖ０を昇圧電圧Ｖ１に昇圧し、インバータ１６に昇圧電圧Ｖ１を出力する。

メインコンタクタ４及びスイッチング素子Ｑ１がＯＮすると、一次巻線８ａの両端に電圧Ｖ０が印加されて、整流ダイオードＤ３が接続される二次巻線８ｂの一端が正となる式（１）に示す電圧Ｖ２が誘導される。

Ｖ２＝Ｖ０／ｎ ・・・ （１）
電圧Ｖ２が整流ダイオードＤ３のアノードに印加され、整流ダイオードＤ３がＯＮし、後述する電力制御手段５６によりＦＥＴＱ３がデューティ比α（１≧α＞０）でＯＮ／ＯＦＦされ、平滑リアクトルＬを通して、補機駆動用直流電源Ｂが充電されるとともに、１２Ｖ負荷１４に電流が流れて、１２Ｖ負荷１４に電力が供給される。

スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦすると、リアクトルとしても作用する一次巻線８ａに蓄積された磁気エネルギーにより一次巻線８ａのスイッチング素子Ｑ１のアノード側の端部を正とする電圧が誘導されて昇圧され、フリーホイールダイオードＤ１がＯＮして、昇圧電圧がインバータ１６に出力される。

一方、一次巻線８ａに誘導された電圧により二次巻線８ｂのフリーホイールダイオードＤ４のアノード側の端部を正とする電圧が誘導され、整流ダイオードＤ３は逆バイアスされて、ＯＦＦする。整流ダイオードＤ３がＯＦＦすると、スイッチング素子Ｑ１がＯＮのときに、平滑リアクトルＬに蓄積された磁気エネルギーによりフリーホイールダイオードＤ４がＯＮして、平滑リアクトルＬを通して、平滑コンデンサＣ３及び補機駆動用直流電源Ｂが充電されるとともに、１２Ｖ負荷１４に負荷電流が流れる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０より出力される電圧Ｖ３は、式（２）のようになる。

Ｖ３＝（Ｖ０／ｎ）（Ｔｏｎ／Ｔ）×α＝（Ｖ０／ｎ）（１−Ｔｏｆｆ／Ｔ）×α
＝（Ｖ０／ｎ）（１−Ｖ０／Ｖ１）×α
・・・ （２）
但し、Ｔｏｎはスイッチング素子Ｑ１のＯＮ時間、Ｔｏｆｆはスイッチング素子Ｑ１のＯＦＦ時間、Ｔ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆである。αはＦＥＴＱ３のデューティ比である。

このとき、（Ｖ０／ｎ）（１−Ｖ０／Ｖ１）×α＝１２Ｖとなるように、巻線数比ｎを決定しているので、１２Ｖ負荷１４には所望の電圧が印加される。

降圧制御手段５４は、マネージメントＥＣＵ２２からモータ１８の回生指令があった場合は、メインコンタクタ４をＯＮし、ＦＥＴＱ４をＯＦＦし、降圧比に対応するデューティ比で双方向コンバータ６のスイッチング素子Ｑ２のＯＮ／ＯＦＦを制御し、インバータ１６の出力電圧Ｖ１をバッテリ２の電圧Ｖ０に降圧する。

メインコンタクタ４及びスイッチング素子Ｑ２がＯＮすると、一次巻線８ａの両端に電圧（Ｖ１−Ｖ０）が印加されて、フリーホイールダイオードＤ４のアノードが接続される二次巻線８ｂの一端が正となる電圧が誘導されるが、整流ダイオードＤ３は逆バイアスされるので、整流ダイオードＤ３はＯＦＦしたままである。

スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦすると、リアクトルとしても作用する一次巻線８ａに蓄積された磁気エネルギーによりフリーホイールダイオードＤ１がＯＮして、一次巻線８ａのメインコンタクタ４が接続される端部を正とする電圧Ｖ０が印加されて、整流ダイオードＤ３のアノードが接続される二次巻線８ｂの一端が正となる電圧Ｖ２（＝Ｖ０／ｎ）が誘導されて、整流ダイオードＤ３がＯＮし、後述するように電力制御手段５６によりＦＥＴＱ３がデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦされ、平滑リアクトルＬを通して、補機駆動用直流電源Ｂが充電されるとともに、１２Ｖ負荷１４に電流が流れて、１２Ｖ負荷１４に電力が供給される。

スイッチング素子Ｑ２がＯＮすると、整流ダイオードＤ３が逆バイアスされて、ＯＦＦし、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦのときに、平滑リアクトルＬに蓄積された磁気エネルギーによりフリーホイールダイオードＤ４がＯＮし、平滑リアクトルＬを通して、平滑コンデンサＣ１、補機駆動用直流電源Ｂが充電されるとともに、１２Ｖ負荷１４に電流が流れる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０より出力される電圧Ｖ４は、式（３）のようになる。

Ｖ４＝（Ｖ０／ｎ）（Ｔｏｆｆ／Ｔ）×α＝（Ｖ０／ｎ）（１−Ｔｏｎ／Ｔ）×α
＝（Ｖ０／ｎ）（１−Ｖ０／Ｖ１）×α
・・・ （３）
このとき、（Ｖ０／ｎ）（１−Ｖ０／Ｖ１）×α＝１２Ｖとなるように、巻線数比ｎを決定しているので、１２Ｖ負荷１４には所望の電圧が印加される。

但し、Ｔｏｎはスイッチング素子Ｑ２のＯＮ時間、Ｔｏｆｆはスイッチング素子Ｑ２のＯＦＦ時間、Ｔ＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆである。αはＦＥＴＱ３のデューティ比である。

電力制御手段５６は、昇圧制御手段５２により、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦされたとき、ＦＥＴＱ３をデューティ比αでＦＥＴＱ３をＯＮ／ＯＦＦする。また、降圧制御手段５４によりスイッチング素子Ｑ２がＯＦＦされたとき、ＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。

放電制御手段５８は、Ｃ１放電制御手段７０、Ｃ２放電制御手段７２、Ｃ１，Ｃ２放電切替制御手段７４及び放電終了判定手段７６を備える。Ｃ１放電制御手段７０は、以下のようにして、放電指令、（例えば、イグニッションスイッチがＯＦＦされたとき）があったとき、平滑コンデンサＣ１の放電及びＤＣ−ＤＣコンバータ１０が動作するよう制御する。

（ａ） 出力電圧が１２Ｖ近傍となるようＤＣ−ＤＣコンバータ１０を動作させることができる場合、即ち、二次巻線８ｂに誘導される電圧（Ｖ_C1／ｎ）≧１２Vを満たし、且つＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧（Ｖ_C1／ｎ×（１−Ｖ_C1／Ｖ１））×αが１２V近傍となる電圧Ｖ１（Ｖ１≧Ｖ_C2）が存在する場合には、ＦＥＴＱ４をＯＦＦし、昇圧比Ｖ１／Ｖ_C1からスイッチング素子Ｑ１のデューティ比を算出し、デューティ比に基づいて、スイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦするとともに、ＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。Ｖ_C1は平滑コンデンサＣ１の電圧である。Ｖ_C2は平滑コンデンサＣ２の電圧である。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧は、Ｖ_C1／ｎ×（１−Ｖ_C1／Ｖ１）となり１２V近傍となるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０が正常に動作する。スイッチング素子Ｑ１がＯＮしているので平滑コンデンサＣ１の電荷が一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、負極側に放電される。

（ｂ） ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の整流ダイオードＤ３がＯＦＦする場合、即ち、二次巻線８ｂに誘導される電圧（Ｖ_C1／ｎ）＜１２Vの場合は、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ１の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、放電する。

（ｃ） （ａ），（ｂ）以外の場合は、ＦＥＴＱ３をＯＮし、ＦＥＴＱ４をＯＦＦして、Ｖ１＝Ｖ_C2に対応するディーティ比でスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦして、一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、平滑コンデンサＣ１の電荷を放電する。

Ｃ２放電制御手段７２は、以下のようにして、平滑コンデンサＣ２の放電及びＤＣ−ＤＣコンバータ１０が動作するよう制御する。

（ａ） 出力電圧が１２Ｖ近傍となるようＤＣ−ＤＣコンバータ１０を動作させることができる場合、即ち、二次巻線８ｂに誘導される電圧（Ｖ_C1／ｎ）≧１２Vを満たし、且つＶ／ｎ×（１−Ｖ／Ｖ_C2）（Ｖ≧Ｖ_C1）×αが１２V近傍となる電圧Ｖが存在する場合には、ＦＥＴＱ４をＯＦＦし、降圧比Ｖ１／Ｖ_C2からスイッチング素子Ｑ２のデューティ比を算出し、デューティ比に基づいて、スイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦするとともにＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧は、Ｖ／ｎ×（１−Ｖ／Ｖ_C2）となり１２V近傍となるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０が正常に動作する。スイッチング素子Ｑ２がＯＮしているので、平滑コンデンサＣ２の電荷はスイッチング素子Ｑ２及び二次巻線８ｂを通して、平滑コンデンサＣ１に放電される。

（ｂ） ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の整流ダイオードＤ３がＯＦＦする場合、即ち、二次巻線８ｂに誘導される電圧（Ｖ_C1／ｎ）＜１２Vの場合は、ＦＥＴＱ３，Ｑ４をＯＦＦし、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ２の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、放電する。

（ｃ） （ａ），（ｂ）以外の場合は、Ｖ＝Ｖ_C1に対応するディーティ比でスイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦして、スイッチング素子Ｑ２及び一次巻線８ｂを通して、平滑コンデンサＣ２の電荷を放電する。

Ｃ１，Ｃ２放電切替制御手段７４は、Ｃ１放電制御手段７０により平滑コンデンサＣ１の電荷を放電しているときに、二次巻線８ｂの誘導電圧が整流ダイオードＤ３がＯＦＦする電圧、即ち、二次巻線８ｂに誘導される電圧（Ｖ_C1／ｎ）＜１２Vとなった場合、Ｃ１放電制御手段７０による平滑コンデンサＣ１の放電から平滑コンデンサＣ２の放電に切り替えるためにＣ２放電制御手段７２に平滑コンデンサＣ２の放電を指示する。また、Ｃ２放電制御手段７２により平滑コンデンサＣ２の電荷を放電しているときに、Ｖ_C1＝Ｖ_C2となった場合、Ｃ２放電制御手段７２による平滑コンデンサＣ２の放電から平滑コンデンサＣ１の放電に切り替えるためにＣ１放電制御手段７０に平滑コンデンサＣ１の放電を指示する。Ｖ_C1，Ｖ_C2≦ｎ×１２Vとなった場合は、Ｃ１放電制御手段７０に、一定の期間、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ１の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して放電するよう指示し、一定の期間経過後に、Ｃ２放電制御手段７２に、一定の期間、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ２の電荷をスイッチング素子Ｑ２及び一次巻線８ａを通して、放電するよう指示する。そして、平滑コンデンサＣ１及び平滑コンデンサＣ２の残電荷の放電が交互に行われるようにＣ１放電制御手段７０及びＣ２放電制御手段７２に指示する。

放電終了判定手段７６は、平滑コンデンサＣ１及び平滑コンデンサＣ２の残電荷の放電が終了したか否かを、例えば、平滑コンデンサＣ２の電圧が０となったか否かにより判定し、放電が終了すると放電制御を停止する。

図３〜図５は平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ方法を説明するための図である。以下、これらの図面を参照して、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ方法の説明をする。図３中のステップＳ２で、メインコンタクタ４をＯＦＦする。ステップＳ４でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする。ステップＳ６でスイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする。ステップＳ８でＦＥＴＱ３をＯＦＦする。ステップＳ１０でＦＥＴＱ４をＯＮする。例えば、図４中の時刻ｔ０でプリチャージを開始して、ＦＥＴＱ４をＯＮしたとする。

図５（ａ）に示すように、ＦＥＴＱ４がＯＮすると、ダイオードＤ５がＯＮし、補機駆動用直流電源Ｂから平滑リアクトルＬ、ダイオードＤ５、ＦＥＴＱ４を通して、二次巻線８ｂに電流が流れる。このとき、二次巻線８ｂの両端の電圧は、平滑リアクトルＬ及びダイオードＤ５の電圧降下分だけ補機駆動用直流電源Ｂの電圧（１２Ｖ）よりも小さくなる。二次巻線８ｂに電圧が印加されることから、一次巻線８ａの平滑コンデンサＣ１の正極側をプラス、フリーホイールダイオードＤ１のカソード側をマイナスとする電圧が誘導される。フリーホイールダイオードＤ１がＯＮし、平滑コンデンサＣ１が充電される。このとき、一次巻線８ａに誘導される電圧が抑制されるため、平滑コンデンサＣ１に突入電流が流れることを防止される。図４に示すように、期間（ｔ０−ｔ１），（ｔ２−ｔ３），（ｔ４−ｔ５），（ｔ６−ｔ７），（ｔ８−ｔ９）において、平滑コンデンサＣ１が充電される。

ステップＳ１２で一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１４に進む。否定判定ならば、ステップＳ１２で一定時間が経過するまでウェイトする。例えば、時刻ｔ１で一定時間が経過すると、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４でＦＥＴＱ４をＯＦＦする。ＦＥＴＱ４がＯＦＦすると、図５（ｂ）に示すように、平滑コンデンサＣ１の充電電圧により、一次巻線８ａを通して、フリーホイールダイオードＤ２が順バイアスされてＯＮし、平滑コンデンサＣ１の電荷が一次巻線８ａ、フリーホイールダイオードＤ２及び平滑コンデンサＣ２を通して、放電され、平滑コンデンサＣ２が充電される。図４に示すように、期間（ｔ１−ｔ２），（ｔ３−ｔ４），（ｔ５−ｔ６），（ｔ７−ｔ８）において、平滑コンデンサＣ１の電圧が低下するとともに平滑コンデンサＣ２の電圧が上昇する。

ステップＳ１６で平滑コンデンサＣ１の電圧が平滑コンデンサＣ２の電圧に等しくなったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１８に進む。否定判定ならば、ステップＳ１６でウェイトして、平滑コンデンサＣ１の電圧と平滑コンデンサＣ２の電圧が等しくなるまで平滑コンデンサＣ１の電荷を平滑コンデンサＣ２に放電する。例えば、時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０で平滑コンデンサＣ１の電圧と平滑コンデンサＣ２の電圧が等しくなると、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８で平滑コンデンサＣ２の電圧が第１の規定電圧に等しくなったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２０に進む。否定判定ならば、ステップＳ１０に進む。例えば、時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８でステップＳ１０に進み、ＦＥＴＱ４がＯＮされて、ステップＳ１０〜Ｓ１８が繰り返される。時刻ｔ１０でステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０でメインコンタクタ４をＯＮする。メインコンタクタ４がＯＮすると、バッテリ２からメインコンタクタ４を通して平滑コンデンサＣ１が充電されるとともに、一次巻線８ａ及びフリーホイールダイオードＤ２がＯＮして、平滑コンデンサＣ２が充電される。ステップＳ２２で平滑コンデンサＣ２の電圧が第２の規定電圧に等しくなったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２４に進む。否定判定ならば、ステップＳ２２で平滑コンデンサＣ２の電圧が第２の規定電圧（バッテリ２の電圧）に等しくなるまでウェイトする。ステップＳ２４でプリチャージが終了したのでメインコンタクタ４をＯＦＦする。

図６〜図９はＤＣ−ＤＣコンバータ１０の動作を説明するための図である。

（ａ） 双方向コンバータ６が昇圧器として動作する場合
ステップＳ５０でモータアシスト指令が有ったか否かを判定する。肯定判定ならば、双方向コンバータ６を昇圧器として動作させるためにステップＳ５２に進む。否定判定ならば、終了する。ステップＳ５２でメインコンタクタ４をＯＮする。ステップＳ５４でＦＥＴＱ４をＯＦＦする。ステップＳ５６で昇圧比に基づきデューティ比を算出する。ステップＳ５８でスイッチング素子Ｑ１をＯＮする。

ステップＳ６０でスイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする。尚、デッドタイム期間を設ける場合は、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦして、デッドタイム期間後に、スイッチング素子Ｑ１をＯＮする。ステップＳ６２で１２Ｖ負荷１４の電力要求が有るか否かを判定する。肯定判定ならばステップＳ６４に進む。否定判定ならばステップＳ６６に進む。ステップＳ６４でＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。ステップＳ６６でＦＥＴＱ３をＯＦＦする。ステップＳ６８でデューティ比に基づく一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１６に進む。否定判定ならば、ステップＳ１０に戻る。

図７（ａ）に示すように、メインコンタクタ４及びスイッチング素子Ｑ１がＯＮすると、バッテリ２から一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して電流が流れる。このとき、一次巻線８ａの両端には、バッテリ２の正電極側を正極とする方向に電圧が発生するので、二次巻線８ｂの両端に整流ダイオードＤ３のアノード側を正極とする電圧が誘導されて、整流ダイオードＤ３が順バイアスされてＯＮし、ＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦすることにより、平滑リアクトルＬを通して、１２Ｖ負荷１４に電流が流れるとともに補機駆動用直流電源Ｂが充電される。

ステップＳ７０でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする。ステップＳ７２でスイッチング素子Ｑ２をＯＮする。尚、デッドタイム期間を設ける場合は、スイッチング素子Ｑ１をＯＦＦしてデッドタイム期間後にスイッチング素子Ｑ２をＯＮする。ステップＳ７４でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ７６に進む。否定判定ならば、ステップＳ７０に戻る。

図７（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦすると、スイッチング素子Ｑ１がＯＮのときに一次巻線８ａに蓄積された磁気エネルギーにより一次巻線８ａの両端にスイッチング素子Ｑ２のエミッタ側を正極とする方向に電圧が誘導されて、バッテリ２の電圧が昇圧され、フリーホイールダイオードＤ２がＯＮする。そして、バッテリ２から一次巻線８ａ及びフリーホイールダイオードＤ２を通して、電流が流れて、平滑コンデンサＣ２を充電するとともにインバータ１６に昇圧電圧を供給する。

一方、二次巻線８ｂには、フリーホイールダイオードＤ４のアノード側を正極とする電圧が誘導されて、整流ダイオードＤ３は、逆バイアスされて、ＯＦＦする。図７（ｂ）に示す状態において、平滑リアクトルＬに電流が流れたことにより蓄積された磁気エネルギーにより、フリーホイールダイオードＤ４がＯＮして、還流電流が平滑リアクトルＬに流れる。

ステップＳ７６で、モータアシストが解除された否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ７８に進む。否定判定ならば、ステップＳ５６に戻る。ステップＳ７８でメインコンタクタ４をＯＦＦする。以上のように、モータ１８のアシスト指令があった場合には、双方向コンバータ６を昇圧器として動作させ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を動作させる。従って、モータ１８のアシストを行うとともに１２Ｖ負荷１４の電力供給をすることができる。

（ｂ） 双方向コンバータ６が降圧器として動作する場合
図８中のステップＳ１００でモータ回生指令が有るか否かを判定する。肯定判定ならば、双方向コンバータ６を降圧器として動作させるためにステップＳ１０２に進む。否定判定ならば、終了する。ステップＳ１０２でメインコンタクタ４をＯＮする。ステップＳ１０４でＦＥＴＱ４をＯＦＦする。ステップＳ１０６で降圧比に基づきデューティ比を算出する。ステップＳ１０８でスイッチング素子Ｑ２をＯＮする。

ステップＳ１１０でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする。尚、デッドタイム期間を設ける場合は、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦして、デッドタイム期間後に、スイッチング素子Ｑ２をＯＮする。ステップＳ１１２でデューティ比に基づく一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１１４に進む。否定判定ならば、ステップＳ１０８に戻る。

図９（ａ）に示すように、メインコンタクタ４及びスイッチング素子Ｑ２がＯＮすると、インバータ１６からスイッチング素子Ｑ２、一次巻線８ａ及びメインコンタクタ４を通してバッテリ２に電流が流れる。このとき、一次巻線８ａの両端には、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ側を正極とする方向に電圧が発生するので、二次巻線８ｂの両端にフリーホイールダイオードＤ４のアノード側を正極とする電圧が誘導され、整流ダイオードＤ３が逆バイアスされ、ＯＦＦする。

図９（ｂ）に示す期間において、整流ダイオードＤ３がＯＮして、平滑リアクトルＬに電流が流れているため、平滑リアクトルＬに蓄積された磁気エネルギーにより起電力が発生し、フリーホイールダイオードＤ４がＯＮし、還流電流が平滑リアクトルＬに流れ、１２Ｖ負荷１４に電力が供給される。

ステップＳ１１４でスイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする。ステップＳ１１６でスイッチング素子Ｑ１をＯＮする。尚、デッドタイム期間を設ける場合は、スイッチング素子Ｑ２をＯＦＦしてデッドタイム期間後にスイッチング素子Ｑ１をＯＮする。ステップＳ１１８で１２Ｖ負荷１４電力要求が有ったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１２０に進む。否定判定ならば、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２０でＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。ステップＳ１２２でＦＥＴＱ３をＯＦＦする。ステップＳ１２４で一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１２６に進む。否定判定ならば、ステップＳ１１４に戻る。

図９（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦすると、スイッチング素子Ｑ２がＯＮのときに一次巻線８ａに蓄積された磁気エネルギーにより一次巻線８ａの両端にバッテリ２の正極側を正極とする方向に電圧が誘導されて、フリーホイールダイオードＤ１がＯＮして、還流電流がバッテリ２に流れる。一方、二次巻線８ｂには、整流ダイオードＤ３のアノード側を正極とする電圧が誘導されて、整流ダイオードＤ３は、順バイアスされて、ＯＮし、ＦＥＴＱ３及び平滑リアクトルＬを通して、１２Ｖ負荷１４に電流が流れるとともに補機駆動用直流電源Ｂが充電される。

ステップＳ１２６で、モータ回生指令が解除されか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１２８に進む。否定判定ならば、ステップＳ１０６に戻る。ステップＳ１２８でメインコンタクタ４をＯＦＦする。

以上のように、モータアシスト指令やモータ回生指令がある場合、双方向コンバータ６を昇圧器や降圧器として動作させて、モータ１８の駆動やバッテリ２の充電を行うとともに、１２Ｖ負荷１４に電力供給を行う。尚、モータアシスト指令及びモータ回生指令が無く、１２Ｖ負荷１４の電力供給要求があった場合、双方向コンバータ６を昇圧器として動作させると、モータ１８の駆動指令がないために、スイッチング素子Ｑ２をＯＦＦしたとき、インバータ１６側に電流が流れず、一次巻線８ａに蓄積された磁気エネルギーが残存して飽和する。そこで、リアクトル電流をリセットするリセット回路を双方向コンバータ６に設けることにより、モータアシスト指令やモータ回生指令が無い場合でも、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０に電力を供給することができる。

図１０〜図１４は平滑コンデンサＣ１及び平滑コンデンサＣ２の放電を説明するための図である。図１０中のステップＳ１５０で放電指令が有ったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１５２に進む。否定判定ならば、終了する。ステップＳ１５２でメインコンタクタ４をＯＦＦする。ステップＳ１５４でＦＥＴＱ４をＯＦＦする。ステップＳ１５６で以下のように平滑コンデンサＣ１を放電する。

ステップＳ１７０で、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ_C1からＶ_C1／ｎ×（１−Ｖ_C1／Ｖ１）×αが１２V又はその近傍となる電圧Ｖ１（Ｖ１≧Ｖ_C2）を算出する。電圧Ｖ１が存在しなければ、Ｖ１＝Ｖ_C2とする。電圧Ｖ１より昇圧比Ｖ１／Ｖ_C1を算出する。ステップＳ１７２で、昇圧比に基づいてデューティ比を算出する。ステップＳ１７４で、スイッチング素子Ｑ１をＯＮする。ステップＳ１７６で、スイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする。ステップＳ１７７でＦＥＴＱ３をＯＮ／ＯＦＦする。ステップＳ１７８でデューティ比に基づく一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１８０に進む。否定判定ならば、ステップＳ１７４に戻る。

図１３（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１がＯＮすると平滑コンデンサＣ１の電荷が一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、放電される。このとき、一次巻線８ａの両端にメインコンタクタ４側を正極とする電圧Ｖ_C1が印加され、二次巻線８ｂの両端に整流ダイオードＤ３のアノード側を正極とする電圧Ｖ_C1／ｎが誘導され、整流ダイオードＤ３がＯＮし、ＦＥＴＱ３及び平滑リアクトルＬを通して、１２Ｖ負荷１４に電力が供給される。即ち、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０が正常に動作する。このとき、二次巻線８ｂに流れる二次電流により一次巻線８ａに一次電流が流れて、一次電流により平滑コンデンサＣ１が放電される。

ステップＳ１８０でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする。ステップＳ１３２でスイッチング素子Ｑ２をＯＮする。ステップＳ１８４でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、リターンする。否定判定ならば、ステップＳ１８０に戻る。

図１３（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦすると、双方向コンバータ６の昇圧器として動作するときと同様に、フリーホイールダイオードＤ２がＯＮして、平滑コンデンサＣ２に電流が流れるとともに、フリーホイールダイオードＤ４がＯＮして還流電流が流れて、１２Ｖ負荷１４に電力が供給される。

図１０中のステップＳ１５８で平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ_C1が規定電圧（ｎ×１２V）未満であるか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１６０に進む。否定判定ならば、ステップＳ１５６に戻る。ステップＳ１６０で以下のように平滑コンデンサＣ２を放電する。

図１２中のステップＳ１９０で、平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖ_C2から（Ｖ／ｎ×（１−Ｖ／Ｖ_C2））×αが１２V又はその近傍となる電圧Ｖ（Ｖ≧Ｖ_C1）を算出する。電圧Ｖが存在しなければ、Ｖ＝Ｖ_C1とする。電圧Ｖより降圧比Ｖ／Ｖ_C2を算出する。ステップＳ１９２で、降圧比に基づいてデューティ比を算出する。

ステップＳ１９４でスイッチング素子Ｑ２をＯＮする。ステップＳ１９６でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする。ステップＳ１９８でデューティ比に基づく一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２００に進む。否定判定ならば、ステップＳ１９４に戻る。

図１４（ａ）に示すように、スイッチング素子Ｑ２がＯＮすると、平滑コンデンサＣ２の電荷が、スイッチング素子Ｑ２及び一次巻線８ａを通して、平滑コンデンサＣ１に充電される。このとき、図１４（ｂ）に示すスイッチング素子Ｑ２がＯＦＦのときに、整流ダイオードＤ３がＯＮして平滑リアクトルＬに電流が流れていたので、フリーホイールダイオードＤ４がＯＮして、還流電流が１２Ｖ負荷１４に流れる。

ステップＳ２００でスイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする。ステップＳ２０２でスイッチング素子Ｑ１をＯＮする。ステップＳ２０３でＦＥＴＱ３をＯＮ／ＯＦＦする。ステップＳ２０４でスイッチング素子Ｑ２をＯＮする一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならばリターンする。否定判定ならばステップＳ２００に戻る。

図１４（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦすると、フリーホイールダイオードＤ１がＯＮして、還流電流が平滑コンデンサＣ１に流れる。このとき、一次巻線８ａの両端にメインコンタクタ４側を正極とする電圧Ｖ_C1が印加され、二次巻線８ｂの両端に整流ダイオードＤ３のアノード側を正極とする電圧Ｖ_C1／ｎが誘導され、整流ダイオードＤ３がＯＮし、ＦＥＴＱ３及び平滑リアクトルＬを通して、１２Ｖ負荷１４に電力が供給される。このとき、二次巻線８ｂに流れる二次電流により一次巻線８ａに一次電流が流れ、一次電流により平滑コンデンサＣ１の電荷が放電される。

図１０中のステップＳ１６２で平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖ_C2が平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ_C1に等しいか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１６４に進む。否定判定ならば、ステップＳ１６０に戻り、平滑コンデンサＣ２の放電を継続する。ステップＳ１６４で平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖ_C2が規定電圧（ｎ×１２V）に等しいか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１６６に進む。否定判定ならば、ステップＳ１５６に戻り、平滑コンデンサＣ１の充電後の放電を行う。

ステップＳ１６６で、スイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦして平滑コンデンサＣ１の放電を一定時間行った後、スイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦして、平滑コンデンサＣ２の放電を一定時間行う。ステップＳ１６８で平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖ_C2が０に等しくなったか否かにより平滑コンデンサＣ２の放電が終了したか否かを判定する。肯定判定ならば、終了する。否定判定ならば、ステップＳ１６６に戻り、平滑コンデンサＣ１の放電と平滑コンデンサＣ２を繰り返し行う。

以上説明したように、プリチャージコンタクタ及びプリチャージ抵抗を省略し、１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１０から平滑コンデンサＣ１，Ｃ２にプリチャージを行うようにしたので、部品点数が減少し、コストが低減する。

双方向コンバータ６を昇圧器として動作させて、バッテリ２の電圧を昇圧しているとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を動作させて、１２Ｖ負荷１４に電力を供給することができる。双方向コンバータ６を降圧器として動作させ、インバータ１６の出力電圧を降圧しているときに、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を動作させて、１２Ｖ負荷１４に電力を供給することができる。

平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の電荷を用いて可能な限りＤＣ−ＤＣコンバータ１０を動作させ、１２Ｖ負荷１４に電力を供給するので、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の電荷を有効に利用することができる。平滑コンデンサＣ１，Ｃ２の電荷をスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のＯＮ／ＯＦＦにより放電するので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に過大な電流が流れて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が発熱して劣化することを抑制できる。

尚、本実施形態では、ハイブリッド車両を例に説明したが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を一体化した双方向コンバータ６を構成する場合には、ハイブリッド車両に限らず、電気自動車等であっても良い。また、必要に応じて、１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１０からの直流電圧を交流電圧に変換しても良い。

第２実施形態
図１５は本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図であり、図１中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の整流回路を全波整流としている点で、半波整流である第１実施形態と異なる。

図１５に示すように、１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１００は、トランス８、整流ダイオードＤ３，還流ダイオードＤ４，ダイオードＤ５、ＦＥＴＱ３，Ｑ４、リアクトルＬ、平滑コンデンサＣ３に加えて、整流ダイオードＤ６、ダイオードＤ７、ＦＥＴＱ５，Ｑ６を有する。二次巻線８ｂの一端は、整流ダイオードＤ３のアノード及びＦＥＴＱ４のソースに接続され、他端は、整流ダイオードＤ６のアノード及びＦＥＴＱ６のソースに接続されている。二次巻線８ｂの所定位置のタップは、フリーホイールダイオードＤ４のアノードに接続されている。

ＦＥＴ５及び整流ダイオードＤ６は逆並列に接続されている。整流ダイオードＤ６は、ＦＥＴ５のボディダイオード等から構成され、アノードが二次巻線８ｂの他端及びＦＥＴＱ６のソースに接続され、カソードがＦＥＴＱ６のドレイン、ＦＥＴＱ５のドレイン及びダイオードＤ６のカソードに接続されている。ＦＥＴＱ５は、ソースが二次巻線８ｂの他端及び整流ダイオードＤ６のアノードに接続され、ドレインが整流ダイオードＤ６のカソード、ＦＥＴＱ５のドレイン及びダイオードＤ７のカソードに接続されている。

ＦＥＴ５及びダイオードＤ７は逆並列に接続されている。ダイオードＤ７は、ＦＥＴ５のボディダイオード等から構成され、アノードがＦＥＴ５のソース、リアクトルＬの一端及びフリーホイールダイオードＤ４のカソードに接続され、カソードがＦＥＴＱ５のドレイン、ＦＥＴＱ６のドレイン及び整流ダイオードＤ６のカソードに接続されている。ＦＥＴＱ５は、ドレインがＦＥＴＱ６のドレイン、整流ダイオードＤ６のカソード及びダイオードＤ７のカソードに接続され、ソースがダイオードＤ７のカソード、平滑リアクトルＬの一端及びフリーホイールダイオードＤ４のカソードに接続されている。

二次巻線８ｂの巻き線及びタップは以下のように設定されている。双方向コンバータ６を昇圧器として動作させる場合、スイッチング素子Ｑ１がＯＮすると、一次巻線８ａの両端にメインコンタクタ４側を正極としてバッテリ２の電圧Ｖ０が印加されて、二次巻線８ｂの両端に整流ダイオードＤ３のアノード側を正極として、巻線比に応じた電圧が印加される。二次巻線８ｂの一端からタップまでの巻線数の一次巻線８ａの巻線数の巻線比ｎが（Ｖ０／ｎ）×α（１≧α＞０，Ｑ３のデューティ比）＝１２Vとなるよう設定される。

また、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦすると、一次巻線８ａの両端に、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ側を正極として、（Ｖ１−Ｖ０）の電圧が印加される。一次巻線８ａの巻き線数の二次巻線８ｂの他端からタップまでの巻線数の巻線比ｍが（（Ｖ１−Ｖ０）／ｍ）×α（１≧α＞０，Ｑ４のデューティ比）＝１２Ｖとなるように設定されている。

双方向コンバータ６を降圧器として動作させる場合、スイッチング素子Ｑ２がＯＮすると、一次巻線８ａの両端に、スイッチング素子Ｑ２のエミッタ側を正極として、（Ｖ１−Ｖ０）の電圧が印加される。一次巻線８ａの巻き線数の二次巻線８ｂの他端からタップまでの巻線数の巻線比ｍが（（Ｖ１−Ｖ０）／ｍ）×α＝１２Ｖとなるように設定されていることから、整流ダイオードＤ５のアノードには１２Vが印加される。

また、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦすると、一次巻線８ａの両端に、メインコンタクタ４側を正極として、電圧Ｖ０が印加されるが、二次巻線８ｂの他端からタップまでの巻線数の一次巻線８ａの巻線比ｎが（Ｖ０／ｎ）×α＝１２Vとなるように設定されていることから、整流ダイオードＤ３のアノードには１２Vが印加される。

尚、ＦＥＴＱ６とダイオードＤ６を接続せずに、ＦＥＴＱ６のソースが接続される二次巻線８ｂの接続点と整流ダイオードＤ６のアノードが接続される二次巻線８ｂの接続点を別々にして、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ時に、二次巻線８ｂの両端に所望の電圧が印加されるようにしても良い。

図１６は、図１５中のモータＥＣＵ１０２の機能ブロック図であり、図２中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。プリチャージ制御手段１１０は、Ｃ１充電制御手段１１２、Ｃ２充電制御手段１１４、Ｃ１，Ｃ２充電切替制御手段６４及びプリチャージ終了判定手段６６を備える。Ｃ１充電制御手段１１２は、平滑コンデンサＣ１の充電を制御するものであり、メインコンタクタ４をＯＦＦ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３，Ｑ５，Ｑ６をＯＦＦ、ＦＥＴＱ４を一定時間ＯＮし、平滑コンデンサＣ１を充電する。

ＦＥＴＱ４がＯＮすると、ダイオードＤ５がＯＮして、補機駆動用直流電源Ｂから平滑リアクトルＬ、ダイオードＤ５、ＦＥＴＱ４を通して、ＦＥＴＱ４のソース側を正極として、二次巻線８ｂの両端に電圧が印加され、二次巻線８ｂに電流が流れる。このとき、二次巻線８ｂの両端に印加される電圧は、リアクトルＬでの電圧降下やダイオードＤ５での電圧降下により、抑制される。

二次巻線８ｂの印加電圧より一次巻線８ａに、平滑コンデンサＣ１の正極側をプラスとする方向に電圧が誘導されて、フリーホイールダイオードＤ１がＯＮし、平滑コンデンサＣ１が充電される。一次巻線８ａには、巻き線比に応じた電圧が誘電されるが、二次巻線８ｂに印加される電圧が抑制されていることから、平滑コンデンサＣ１の充電電流が抑制される。

Ｃ２充電制御手段１１４は、平滑コンデンサＣ２の充電を制御するものであり、ＦＥＴＱ３，Ｑ４，Ｑ５をＯＦＦし、ＦＥＴＱ６を一定時間ＯＮし、平滑コンデンサＣ２に充電する。ＦＥＴＱ６がＯＮし、ＦＥＴＱ４がＯＦＦすると、二次巻線８ｂの他端をプラス側として二次巻線８ｂに電圧が印加され、一次巻線８ａにフリーホイールダイオードＤ２のアノード側をプラスとする方向の電圧が誘導され、フリーホイールダイオードＤ２がＯＮする。フリーホイールダイオードＤ２がＯＮすると、平滑コンデンサＣ１から一次巻線８ａ及びフリーホイールダイオードＤ２を通して、平滑コンデンサＣ２が充電される。

電力制御手段１１６は、昇圧制御手段５２により双方向コンバータインバータ６を昇圧器として動作させている場合に、スイッチング素子Ｑ１がＯＮしているとき、ＦＥＴＱ５をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦし、また、スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦしているとき、ＦＥＴＱ３をＯＦＦ、ＦＥＴＱ５をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。

また、降圧制御手段５４により双方向コンバータインバータ６を降圧器として動作させている場合に、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦしているとき、ＦＥＴＱ５をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦし、スイッチング素子Ｑ２がＯＮしているとき、ＦＥＴＱ３をＯＦＦ、ＦＥＴＱ５をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。

Ｃ１放電制御手段１２０は、以下のようにして、平滑コンデンサＣ１の放電及び１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１００が動作するよう制御する。

（ａ） 出力電圧が１２Ｖ近傍となるようＤＣ／ＤＣコンバータ１００を動作させることができる場合、即ち、（Ｖ_C1／ｎ≧１２V、且つ（Ｖ_C1／ｎ）×αが１２V近傍）、且つ（（Ｖ−Ｖ_C1）／ｍ）≧１２V、且つ（（Ｖ−Ｖ_C1）／ｍ）×αが１２V近傍となるＶ≧Ｖ_C2が存在する）とき、昇圧比（Ｖ／Ｖ_C1）からスイッチング素子Ｑ１のデューティ比を算出し、デューティ比に基づいて、スイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦ、ＦＥＴＱ４，Ｑ６をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３，Ｑ５をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ１の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、放電する。Ｖ_C1は平滑コンデンサＣ１の電圧、Ｖ_C2は平滑コンデンサＣ２の電圧である。

（ｂ） ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の整流ダイオードＤ３，Ｄ６のいずれか一方がＯＦＦする場合、即ち、二次巻線８ｂに誘導される電圧（Ｖ_C1／ｎ）＜１２V、又は（Ｖ_C2−Ｖ_C1）／ｍ＜１２Ｖの場合は、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ１の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、放電する。

（ｃ） （ａ），（ｂ）以外のとき、Ｖ＝Ｖ_C2に対応するディーティ比でスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦして、一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して、平滑コンデンサＣ１の電荷を放電する。

Ｃ２放電制御手段１２２は、以下のようにして、平滑コンデンサＣ２の放電及びＤＣ−ＤＣコンバータ１０が動作するよう制御する。

（ａ） 出力電圧が１２Ｖ近傍となるようＤＣ／ＤＣコンバータ１００を動作させることができる場合、（Ｖ_C1／ｎ≧１２V、且つ（Ｖ_C1／ｎ）×αが１２V近傍）、且つ（Ｖ_C2−Ｖ）／ｍ≧１２V、且つ（（Ｖ_C2−Ｖ）／ｍ）×αが１２V近傍となるＶ≧Ｖ_C1が存在する）とき、降圧比（Ｖ／Ｖ_C2）からスイッチング素子Ｑ２のデューティ比を算出し、デューティ比に基づいて、スイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦ、ＦＥＴＱ４，Ｑ６をＯＦＦ、ＦＥＴＱ５，Ｑ３をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ２の電荷をスイッチング素子ＱＱ２及び一次巻線８ａを通して、平滑コンデンサＣ１に充電する。

（ｂ） ＤＣ−ＤＣコンバータ１００の整流ダイオードＤ３，Ｄ６のいずれか一方がＯＦＦする場合、即ち、二次巻線８ｂに誘導される電圧（Ｖ_C1／ｎ）＜１２V、又は（Ｖ_C2−Ｖ_C1）／ｍ＜１２Ｖの場合は、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ２の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ２を通して、平滑コンデンサＣ１に充電する。

（ｃ） （ａ），（ｂ）以外のとき、Ｖ＝Ｖ_C1に対応するディーティ比でスイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ２の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ２を通して、平滑コンデンサＣ１に充電する。

Ｃ１，Ｃ２放電切替制御手段１２４は、Ｃ１放電制御手段１２０による平滑コンデンサＣ１の放電により、Ｖ_C1／ｎ＜１２V、又は（Ｖ_C2−Ｖ_C1）／ｍ＜１２Ｖの場合、Ｃ１放電制御手段１２０による平滑コンデンサＣ１の放電から平滑コンデンサＣ２の放電に切り替えるためにＣ２放電制御手段１２２に平滑コンデンサＣ２の放電を指示する。また、Ｃ２放電制御手段１２２により平滑コンデンサＣ２の電荷を放電しているときに、Ｖ_C1＝Ｖ_C2となった場合、Ｃ２放電制御手段１２２による平滑コンデンサＣ２の放電から平滑コンデンサＣ１の放電に切り替えるためにＣ１放電制御手段１２０に平滑コンデンサＣ１の放電を指示する。Ｖ_C2≦ｎ×１２Vとなった場合は、Ｃ１放電制御手段１２０に、一定の期間、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ１をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ１の電荷を一次巻線８ａ及びスイッチング素子Ｑ１を通して放電するよう指示し、一定の期間経過後に、Ｃ２放電制御手段１２２に、一定の期間、一定のディーティ比でスイッチング素子Ｑ２をＯＮ／ＯＦＦし、平滑コンデンサＣ２の電荷をスイッチング素子Ｑ２及び一次巻線８ａを通して、放電するよう指示する。そして、平滑コンデンサＣ１及び平滑コンデンサＣ２の残電荷の放電を交互が行われるようにＣ１放電制御手段１２０及びＣ２放電制御手段１２２に指示する。

図１７〜図１９は平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ方法を説明するための図である。以下、これらの図面を参照して、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージ方法の説明をする。図１７中のステップＳ２５０で、メインコンタクタ４をＯＦＦする。ステップＳ２５２でスイッチング素子Ｑ１をＯＦＦする。ステップＳ２５４でスイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする。ステップＳ２５６でＦＥＴＱ３をＯＦＦする。ステップＳ２５７でＦＥＴＱ５をＯＦＦする。ステップＳ２５８でＦＥＴＱ４をＯＮする。ステップＳ２６０でＦＥＴＱ６をＯＦＦする。例えば、図１８中の時刻ｔ０でプリチャージを開始して、ＦＥＴＱ４をＯＮしたとする。

図１９（ａ）に示すように、ＦＥＴＱ６がＯＦＦ、ＦＥＴＱ４がＯＮすると、ダイオードＤ５がＯＮし、補機駆動用直流電源Ｂから平滑リアクトルＬ、ダイオードＤ５、ＦＥＴＱ４を通して、二次巻線８ｂに電圧が印加され、一次巻線８ａの平滑コンデンサＣ１の正極側をプラス、フリーホイールダイオードＤ１のカソード側をマイナスとする電圧が誘導される。フリーホイールダイオードＤ１がＯＮし、平滑コンデンサＣ１が充電される。図１８に示すように、期間（ｔ０−ｔ１），（ｔ２−ｔ３），（ｔ４−ｔ５），（ｔ６−ｔ７），（ｔ８−ｔ９）において、平滑コンデンサＣ１が充電される。

ステップＳ２６２で一定時間が経過したか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２６４に進む。否定判定ならば、ステップＳ２６２で一定時間が経過するまでウェイトする。例えば、時刻ｔ１で一定時間が経過すると、ステップＳ２６４に進む。ステップＳ２６４でＦＥＴＱ４をＯＦＦする。ステップＳ２６６でＦＥＴＱ６をＯＮする。ＦＥＴＱ４がＯＦＦ、ＦＥＴＱ６がＯＮすると、図１９（ｂ）に示すように、ダイオードＤ７がＯＮし、補機駆動用直流電源Ｂから平滑リアクトルＬ、ダイオードＤ７、ＦＥＴＱ６を通して、二次巻線８ｂに電圧が印加され、一次巻線８ａには、フリーホイールダイオードＤ２のアノード側をプラス、平滑コンデンサＣ１の正極側をマイナスとする電圧が誘導される。フリーホイールダイオードＤ２がＯＮし、平滑コンデンサＣ２が充電されて、図１８に示すように、期間（ｔ１−ｔ２），（ｔ３−ｔ４），（ｔ５−ｔ６），（ｔ７−ｔ８）において、平滑コンデンサＣ２の電圧が上昇する。

ステップＳ２６８で平滑コンデンサＣ１の電圧が平滑コンデンサＣ２の電圧に等しくなったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２７０に進む。否定判定ならば、ステップＳ２６８でウェイトして、平滑コンデンサＣ１の電圧と平滑コンデンサＣ２の電圧が等しくなるまで平滑コンデンサＣ１の電荷を平滑コンデンサＣ２に放電する。例えば、時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８，ｔ１０で平滑コンデンサＣ１の電圧と平滑コンデンサＣ２の電圧が等しくなると、ステップＳ２６８に進む。

ステップＳ２６８で平滑コンデンサＣ２の電圧が第１の規定電圧に等しくなったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２７２に進む。否定判定ならば、ステップＳ２５８に戻る。例えば、時刻ｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ８でステップＳ２５８に戻り、ＦＥＴＱ６がＯＦＦ、ＦＥＴＱ４がＯＮされて、ステップＳ２５８〜Ｓ２７０が繰り返される。時刻ｔ１０でステップＳ２７２に進む。

ステップＳ２７２でメインコンタクタ４をＯＮする。メインコンタクタ４がＯＮすると、バッテリ２からメインコンタクタ４を通して平滑コンデンサＣ１が充電されるとともに、一次巻線８ａ及びフリーホイールダイオードＤ２がＯＮして、平滑コンデンサＣ２が充電される。ステップＳ２７４で平滑コンデンサＣ２の電圧が第２の規定電圧に等しくなったか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ２７６に進む。否定判定ならば、ステップＳ２７４で平滑コンデンサＣ２の電圧が第２の規定電圧（バッテリ２の電圧）に等しくなるまでウェイトする。ステップＳ２７６でプリチャージが終了したのでメインコンタクタ４をＯＦＦする。

図２０〜図２３はＤＣ−ＤＣコンバータ１００の動作を説明するための図である。

（ａ） 双方向コンバータ６が昇圧器として動作する場合
ステップＳ３００〜Ｓ３１８は、ステップＳ３０４でＦＥＴＱ６をＯＦＦする処理を追加する以外は図６中のステップＳ５０〜ステップＳ６８と同様である。スイッチング素子Ｑ１がＯＮしたときの電流経路は、図２１（ａ）に示すように、双方向コンバータインバータ６においては、バッテリ２→メインコンタクタ４→一次巻線８ａ→スイッチング素子Ｑ１であり、１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１００においては、二次巻線８ｂ→整流ダイオードＤ３→ＦＥＴＱ３→平滑リアクトルＬ→補機駆動用直流電源Ｂ，１２Ｖ負荷１４である。

ステップＳ３２０〜Ｓ３３２は、ステップＳ３２４、Ｓ３２６、Ｓ３２８を追加した点が図６中のステップＳ７０〜Ｓ７８と異なる。ステップＳ３２４で１２Ｖ負荷１４電力要求があるか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ３２６に進む。否定判定ならば、ステップＳ３２８に進む。ステップＳ３２６でＦＥＴＱ５をデューティαでＯＮ／ＯＦＦする。ステップＳ３２８でＦＥＴＱ５をＯＦＦする。スイッチング素子Ｑ１がＯＦＦしたときの電流経路は、図２１（ｂ）に示すように、双方向コンバータインバータ６においては、バッテリ２→メインコンタクタ４→一次巻線８ａ→フリーホイールダイオードＤ２→インバータ１４であり、１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１００においては、二次巻線８ｂ→整流ダイオードＤ６→ＦＥＴＱ５→平滑リアクトルＬ→補機駆動用直流電源Ｂ，１２Ｖ負荷１４である。

（ｂ） 双方向コンバータ６が降圧器として動作する場合
図２２中のステップＳ３５０〜Ｓ３７０は、ステップＳ３５６、Ｓ３６４、Ｓ３６６、Ｓ３６８を追加した点が図８中のステップＳ１００〜Ｓ１１２と異なる。ステップＳ３５６でＦＥＴＱ６をＯＦＦする。ステップＳ３６４で１２Ｖ負荷１４電力要求があるか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ３６６に進む。否定判定ならば、ステップＳ３６８に進む。ステップＳ３６６でＦＥＴＱ５をデューティαでＯＮ／ＯＦＦする。ステップＳ３２８でＦＥＴＱ５をＯＦＦする。スイッチング素子Ｑ２がＯＮしたときの電流経路は、図２３（ａ）に示すように、双方向コンバータインバータ６においては、双方向コンバータインバータ６においては、インバータ１６→スイッチング素子Ｑ１→一次巻線８ａ→メインコンタクタ４→バッテリ２であり、１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１００においては、二次巻線８ｂ→整流ダイオードＤ６→ＦＥＴＱ５→平滑リアクトルＬ→補機駆動用直流電源Ｂ，１２Ｖ負荷１４である
ステップＳ３７２〜Ｓ３８６は、図８中のステップＳ１１４〜Ｓ１２８と同様である。スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦしたときの電流経路は、図２３（ｂ）に示すように、双方向コンバータインバータ６においては、フリーホイールダイオードＤ１→一次巻線８ａ→メインコンタクタ４→バッテリ２であり、１２ＶＤＣ−ＤＣコンバータ１００においては、二次巻線８ｂ→整流ダイオードＤ３→ＦＥＴＱ３→平滑リアクトルＬ→補機駆動用直流電源Ｂ，１２Ｖ負荷１４である。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。

第３実施形態
図２４は、本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図であり、図１中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態は、双方向コンバータ１５０に昇圧器や降圧器を複数個並列に設け、×ＣＣＭコンバータとした点が図１中の双方向コンバータ６と異なる。双方向コンバータ１５０は、複数の一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、複数のスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ），Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、複数のフリーホイールダイオードＤ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ），Ｄ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を備える。ｎは２以上の任意の数であり、本実施形態では、ｎ＝２としている。

一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、一方の端子がメインコンタクタ４の他方の接点に接続され、他方の端子がスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のエミッタ、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のコレクタ、フリーホイールダイオードＤ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノード、フリーホイールダイオードＤ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のカソードに接続されている。

スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、例えば、ＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴであり、コレクタが一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の他方の端子に接続され、エミッタがバッテリ２の負極に接続されている。ゲートには、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ／ＯＦＦするためのゲート信号がモータＥＣＵ２５４から入力される。

スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、例えば、ＩＧＢＴ素子やＭＯＳＦＥＴ等あり、エミッタが一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の他方の端子に接続され、カソードが平滑コンデンサＣ２の正極に接続されている。ゲートには、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ／ＯＦＦするためのゲート信号がモータＥＣＵ２５４から入力される。

フリーホイールダイオードＤ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と逆並列に接続され、アノードがスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のコレクタに接続されている。スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のエミッタ及びフリーホイールダイオードＤ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノードは，バッテリ２の負極に接続されている。尚、破線で示すように、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）及びフリーホイールダイオードＤ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に並列にスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソフトスイッチング実現のために共振コンデンサを設けてもよい。

フリーホイールダイオードＤ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と逆並列に接続され、アノードがスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のエミッタに接続され、カソードがスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のコレクタに接続されている。

スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のコレクタ及びフリーホイールダイオードＤ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノードは，平滑コンデンサＣ２の正極に接続されている。尚、破線で示すように、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）及びフリーホイールダイオードＤ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に並列にスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソフトスイッチング実現のために共振コンデンサを設けてもよい。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１５２は、例えば、１２Ｖの直流電圧を出力するコンバータであり、複数のトランス８−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、複数の整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、複数のＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、複数のダイオードＤ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、複数のＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）並びにフリーホイールダイオードＤ４、平滑リアクトルＬ及び平滑コンデンサＣ３を備える。トランス８−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）及び二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）から構成され、一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に流れる電流の変化による磁束の変化により二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の両端に誘導電圧を発生する。

二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、一端が整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノードに接続され、他端がフリーホイールダイオードＤ４のアノード、平滑コンデンサＣ３の負極に接続されている。二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の一端に正の電圧、例えば、メインコンタクタ４及びスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮしたときに、二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノードが接続される一端に正の電圧が誘導される極性となるようにコイルが巻かれている。

一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の巻線比ｎは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５２の出力電圧が所定電圧（例えば、１２Ｖ）となるようにコイルが巻かれている。整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は逆並列に接続されている。

ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は逆並列に接続されている。ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、補機駆動用直流電源Ｂから二次巻線８ｂに電流を流して、平滑コンデンサＣ１をプリチャージするためのスイッチング素子であり、ソースが二次巻線８ｂの一端及び整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノードに接続され、ドレインが整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のカソード、ダイオードＤ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のカソード及びＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のドレインに接続されている。ゲートには、モータＥＣＵ１５４からＯＮ／ＯＦＦするゲート信号が入力される。

整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、二次巻線８ｂの二次電流を半波整流するダイオードであり、アノードが二次巻線８ｂの一端及びＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソースに接続され、カソードがＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のドレイン、ダイオードＤ５のカソードに接続されている。

ＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とダイオードＤ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は逆並列に接続されている。ＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、１２Ｖ負荷１４に給電及び電力調整のためのスイッチング素子であり、ソースがＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のドレイン及びダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のカソードに接続され、ドレインがダイオードＤ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノード、ダイオードＤ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のカソード及び平滑リアクトルＬの一端に接続されている。

ダイオードＤ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、平滑コンデンサＣ１をプリチャージする際に、二次巻線８ｂの両端の電圧により一次巻線８ａの誘電される電圧を降下させ、平滑コンデンサＣ１への突入電流を防止するためのものであり、アノードがＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソース、フリーホイールダイオードＤ４のアノード並びに平滑リアクトルＬの一端に接続されている。

尚、ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を接続せずに、ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソースが接続される二次巻線８ｂの接続点と整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノードが接続される二次巻線８ｂの接続点を別々にして、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージの際に、二次巻線８ｂの両端に印加される電圧を調整して、一次巻線８ａに流れる電流を抑制するようにしても良い。

図２５は、図２４中のモータＥＣＵ１５４の機能ブロック図である。プリチャージ制御手段１６０中のＣ１充電制御手段１６２は、第１実施形態のＣ１充電制御手段６０と同様に、ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の少なくとも１つを一定時間ＯＮして、平滑コンデンサＣ１を充電する。複数のＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮする場合には、同時にＯＮする。

Ｃ２充電制御手段１６４は、平滑コンデンサＣ２の充電を制御するものであり、Ｃ１充電制御手段１６２がＯＮしたＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）についてＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦ、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ），Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦし、平滑コンデンサＣ１から平滑コンデンサＣ２に充電する。

昇圧制御手段１６６は、双方向コンバータ１５０を昇圧器として動作させるために、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を順次インターリーブ、例えば、（３６０°／ｎ）位相をずらして、ＯＮ／ＯＦＦするとともに、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と相補的にＯＮ／ＯＦＦする。尚、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦして、デッドタイム期間後に、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮし、また、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦして、デッドタイム期間後に、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮする。スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソフトスイッチングを実現するためである。

降圧制御手段１６８は、双方向コンバータ１５０を降圧器として動作させるために、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を順次インターリーブ、例えば、（３６０°／ｎ）位相をずらして、ＯＮ／ＯＦＦを制御するとともに、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）と相補的にＯＮ／ＯＦＦする。尚、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦして、デッドタイム期間後に、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮし、また、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦして、デッドタイム期間後にスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮする。スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソフトスイッチングを実現するためである。

電力制御手段１７０は、昇圧制御手段１６６により、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がＯＮされたとき、ＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。また、降圧制御手段１６８により、スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がＯＦＦされたとき、ＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をデューティ比αでＯＮ／ＯＦＦする。

放電制御手段１７２中のＣ１放電制御手段１７４は、複数のスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の少なくとも１個をＯＮ／ＯＦＦする。スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が複数の場合には、複数個のスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を順次インターリーブして、ＯＮ／ＯＦＦを制御する。図２中のＣ１放電制御手段７０において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧に相当する電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ１５２の出力電圧に置き換えて処理を行う。このとき、一定時間毎に平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ_C1からデューティ比を算出し、複数個のスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ／ＯＦＦする場合は、順次インターリーブして、平滑コンデンサＣ１の放電とＤＣ−ＤＣコンバータ１５２を動作させる。

Ｃ２放電制御手段１７６は、複数のスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ／ＯＦＦする場合には、順次インターリーブすることにより、ＯＮ／ＯＦＦする。図２中のＣ２放電制御手段７２において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０の出力電圧に相当する電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ１５２の出力電圧に置き換えて処理を行う。このとき、一定時間毎に平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖ_C2からデューティ比を算出し、複数のスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ／ＯＦＦする場合には、順次インターリーブして、平滑コンデンサＣ２の放電とＤＣ−ＤＣコンバータ１５２を動作させる。

Ｃ１，Ｃ２放電切替制御手段１７８は、図２中のＣ１，Ｃ２放電切替制御手段７４と同様に、平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ_C1が低下して、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がＯＮしなくなる規定電圧（電圧Ｖ_C1＜ｎ×１２Ｖ）なったときに、Ｃ１放電制御手段１７４よる平滑コンデンサＣ１の放電を停止して、Ｃ２放電制御手段１７６による平滑コンデンサＣ２の放電の制御を行うようＣ２放電制御手段１７６に指示する。また、平滑コンデンサＣ２の電圧Ｖ_C2が平滑コンデンサＣ１の電圧Ｖ_C1に等しくなった場合は、Ｃ２放電制御手段１７６による平滑コンデンサＣ２の放電を停止して、Ｃ１放電制御手段１７４による平滑コンデンサＣ２の放電の制御を行うようＣ２放電制御手段１７６に指示する。更に、平滑コンデンサＣ２の電圧が規定電圧(Ｖ_C2≦ｎ×２０Ｖ)に等しくなったとき、Ｃ１放電制御手段１７４により一定のデューティ比で一定時間、複数のスイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ／ＯＦＦする場合には、順次スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をインターリーブし、平滑コンデンサＣ１を放電してから、Ｃ２放電制御手段１７６により一定のデューティ比で一定時間、複数のスイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮ／ＯＦＦする場合は、順次インターリーブし、平滑コンデンサＣ２を放電する。この平滑コンデンサＣ１の放電と平滑コンデンサＣ２の放電とを繰り返す。

以下、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２のプリチャージの動作説明をする。

ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の少なくとも１つを一定時間ＯＮして、平滑コンデンサＣ１を充電する。複数のＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮする場合には、同時にＯＮする。ＦＥＴＱ４−ｉがＯＮすると、第１実施形態と同様に、ダイオードＤ５−ｉがＯＮして、二次巻線８ｂに電圧が印加され、一次巻線８ａに電圧が誘導されて平滑コンデンサＣ１が充電される。全てのＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦして、平滑コンデンサＣ２の電圧が平滑コンデンサＣ１の電圧に等しくなるまで平滑コンデンサＣ２を充電する。平滑コンデンサＣ２が第１の規定電圧に等しくなるまで、ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。平滑コンデンサＣ２の電圧が第１の規定電圧に等しくなると、メインコンタクタ４をＯＮして、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２を充電する。

双方向コンバータインバータ１５０の動作説明をする。

（ａ） 双方向コンバータ１５０を昇圧器として動作させる場合
スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を一定のデューティ比でインターリーブして順次ＯＮ／ＯＦＦする。スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がＯＮすると、一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の両端に電圧Ｖ０が印加されて、二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に電圧が誘導されて、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が順次ＯＮして、平滑リアクトルＬを通して、１２Ｖ負荷１４に電流が流れる。１２Ｖ負荷１４に流れる電流は、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がＯＮしている期間では、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に流れる電流の合成電流となる。スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がインターリーブされているので、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に流れる電流もインターリーブされることとなり、合成電流のリプル電流が小さくなる。

（ｂ） 双方向コンバータ１５０を降圧器として動作させる場合
スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を一定のデューティ比でインターリーブして順次ＯＮ／ＯＦＦする。スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がＯＦＦすると、一次巻線８ａ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の両端に電圧Ｖ０が印加されて、二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に電圧が誘導されて、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が順次ＯＮして、平滑リアクトルＬを通して、１２Ｖ負荷１４に電流が流れる。１２Ｖ負荷１４に流れる電流は、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がＯＮしている期間では、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に流れる電流の合成電流となる。スイッチング素子Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）がインターリーブされているので、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に流れる電流がインターリーブされることとなり、合成電流のリプル電流が小さくなる。

以上説明したように本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果がある上に、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ），Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をインターリーブしてスイッチングするので、１２Ｖ負荷１４の負荷電流のリプル電流を小さくすることができ、平滑コンデンサＣ３の容量を小さくできる。

第４実施形態
図２６は、本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図であり、図２４中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。本実施形態のＤＣ／ＤＣコンバータ２００は、図２４中のＤＣ−ＤＣコンバータ１５２に整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を追加して、全波整流するようするともに、ＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、ＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）及びダイオードＤ７−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を追加した点が異なる。

二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の一端は、整流ダイオードＤ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノード及びＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソースに接続され、他端は、整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノード及びＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のソースに接続されている。また、二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の所定位置のタップは、フリーホイールダイオードＤ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）のアノードに接続されている。

整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜６）及びＦＥＴ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は逆並列に接続されている。整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜６）は、アノードが二次巻線８ｂの他端及びＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のソースに接続され、カソードがＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のドレイン及びＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜６）のドレインに接続されている。ＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜６）は、ソースが二次巻線８ｂの他端及び整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のアノードに接続され、ドレインが整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のカソード、ＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜６）のドレイン及びダイオードＤ７−ｉ（ｉ＝１〜６）のカソードに接続されている。

ダイオードＤ７−ｉ（ｉ＝１〜６）及びＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜６）は逆並列に接続されている。ダイオードＤ７−ｉ（ｉ＝１〜６）は、アノードがリアクトルＬの一端及びフリーホイールダイオードＤ４のカソードに接続され、カソードがＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜６）のドレイン、ＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のドレイン及び整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のカソードに接続されている。ＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜６）は、ドレインがＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のドレイン、整流ダイオードＤ６−ｉ（ｉ＝１〜６）のカソード、ダイオードＤ７−ｉ（ｉ＝１〜６）のカソードに接続され、ソースがダイオードＤ７−ｉ（ｉ＝１〜６）のカソード、平滑リアクトルＬの一端及びフリーホイールダイオードＤ４−ｉ（ｉ＝１〜６）のカソードに接続されている。二次巻線８ｂ−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の一端からタップまで、タップから他端までの巻線比の設定は第２実施形態と同様である。

図２７は、モータＥＣＵ２０２の機能ブロック図であり、図２５中の構成要素と実質的に同一の構成要素には同一の符号を附している。プリチャージ制御手段２１０中のＣ１充電制御手段２１２は、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ），Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、ＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、ＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦ、ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）の少なくとも１つを一定時間ＯＮし、平滑コンデンサＣ１を充電する。複数のＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮする場合には、同時にＯＮする。Ｃ２充電制御手段２１４は、スイッチング素子Ｑ１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ），Ｑ２−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦ、ＦＥＴＱ３−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、ＦＥＴＱ５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦ、Ｃ１充電制御手段２１２がＯＮしたＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）について、ＦＥＴＱ４−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＦＦ及びＦＥＴＱ６−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をＯＮし、平滑コンデンサＣ１から平滑コンデンサＣ２に充電する。

放電制御手段２２２中のＣ１放電制御手段２２４は、図２５中のＣ１放電制御手段１７４において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５２の出力電圧に相当する電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２００の出力電圧に置き換えて処理をする。Ｃ２放電制御手段２２６は、図２５中のＣ２放電制御手段１７６において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５２の出力電圧に相当する電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ２００の出力電圧に置き換えて処理をする。

以上説明した本実施形態によれば、第３実施形態と同様の効果がある。

本発明の第１実施形態による車両システムの概略構成図である。 図１中のモータＥＣＵの機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態によるプリチャージ方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態によるプリチャージ方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第１実施形態によるプリチャージ方法を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第１実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第１実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第１実施形態による平滑コンデンサの放電を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態による平滑コンデンサの放電を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態による平滑コンデンサの放電を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１実施形態による平滑コンデンサの放電を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第１実施形態による平滑コンデンサの放電を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第２実施形態による車両システムの概略構成図である。 図１５中のモータＥＣＵの機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態によるプリチャージ方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるプリチャージ方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第２実施形態によるプリチャージ方法を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第２実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第２実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるＤＣ−ＤＣコンバータの動作を説明するための電流の流れを示す図である。 本発明の第３実施形態による車両システムの概略構成図である。 図２４中のモータＥＣＵの機能ブロック図である。 本発明の第４実施形態による車両システムの概略構成図である。 図２６中のモータＥＣＵの機能ブロック図である。

符号の説明

２ バッテリ
Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ
４ メインコンタクタ
６，１５０ 双方向コンバータ
１０，１００，１５２，２００ ＤＣ−ＤＣコンバータ
２４，１０２，１５４，２０２ モータＥＣＵ
５０，１１０，１６０，２１０ プリチャージ制御手段
５２，１６６，２１６ 昇圧制御手段
５４，１６８，２１８ 降圧制御手段
５６，１１６，１７０，２２０ 電力制御手段
５８，１１８，１７２，２２２ 放電制御手段

Claims (16)

1. 第１の直流電源と、
   前記第１の直流電源からの電力の供給を接断するメインスイッチと、
   一端が前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極に接続された一次巻線、及び二次巻線からなるトランスと、
   前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極及び前記一次巻線の一端に接続されるととともに、前記第１の直流電源の負極に接続された第１の平滑コンデンサと、
   前記一次巻線の他端と前記第１の直流電源の負極に接続された第１のスイッチング素子と、
   前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードと、
   前記一次巻線の他端及び正極ラインに接続された第２のスイッチング素子と、
   前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードと、
   前記正極ラインと前記第１の直流電源の負極に接続された第２の平滑コンデンサと、
   前記二次巻線に誘導される電圧を整流する整流回路と、
   前記整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、
   前記整流回路から前記平滑回路への電流の通過／遮断をする第３のスイッチング素子と、
   前記平滑回路の出力側に設けられた第２の直流電源と、
   前記第２の直流電源から前記二次巻線への電流の通過／遮断をする第４のスイッチング素子と、
   前記メインスイッチ及び前記第３のスイッチング素子をＯＦＦし、前記第４のスイッチング素子をＯＮ及びＯＦＦして、前記第１及び第２の平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ制御手段と、
   を具備したことを特徴とする電力変換装置。
2. 一端が前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極に接続された第２の一次巻線、及び第２の二次巻線からなる第２のトランスと、前記第２の一次巻線の他端と前記第１の直流電源の負極に接続された第５のスイッチング素子と、前記第５のスイッチング素子に逆並列に接続された第３のダイオードと、前記第２の一次巻線の他端及び前記正極ラインに接続された第６のスイッチング素子と、前記第６のスイッチング素子に逆並列に接続された第４のダイオードと、前記第２の二次巻線に誘導される電圧を整流する第２の整流回路と、前記第２の整流回路から前記平滑回路への電流の通過／遮断をする第７のスイッチング素子と、前記第２の直流電源から前記第２の二次巻線への電流の通過／遮断をする第８のスイッチング素子とを更に具備したことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
3. 第１の直流電源と、
   前記第１の直流電源からの電力の供給を接断するメインスイッチと、
   前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極及び前記第１の直流電源の負極に接続された第１の平滑コンデンサと、
   それぞれ一端が前記メインスイッチを通して前記第１の直流電源の正極に接続された一次巻線、及び二次巻線からなる複数のトランスと、
   それぞれ前記一次巻線の他端と前記第１の直流電源の負極に接続された複数の第１のスイッチング素子と、
   それぞれ前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された複数の第１のダイオードと、
   それぞれ前記一次巻線の他端及び正極ラインに接続された複数の第２のスイッチング素子と、
   それぞれ前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された複数の第２のダイオードと、
   前記正極ラインと前記第１の直流電源の負極に接続された第２の平滑コンデンサと、
   それぞれ前記二次巻線に誘導される電圧を整流する複数の整流回路と、
   前記複数の整流回路の出力を平滑化する平滑回路と、
   それぞれ前記複数の整流回路から前記平滑回路への電流の通過／遮断をする複数の第３のスイッチング素子と、
   前記平滑回路の出力側に設けられた第２の直流電源と、
   それぞれ前記第２の直流電源から前記複数の二次巻線への電流の通過／遮断をする複数の第４のスイッチング素子と、
   前記メインスイッチをＯＦＦし、少なくとも１つの前記第３のスイッチング素子をＯＦＦするとともに、該ＯＦＦした前記第３のスイッチング素子についての前記二次巻線に対応する前記第４のスイッチング素子をＯＮ及びＯＦＦして、前記第１及び第２の平滑コンデンサをプリチャージするプリチャージ制御手段と、
   を具備したことを特徴とする電力変換装置。
4. 前記整流回路は前記二次巻線に接続された第３のダイオードを有し、前記第３のダイオードは前記第４のスイッチング素子と逆並列に接続され、前記第３のスイッチング素子と逆並列に接続された第４のダイオードを更に具備した請求項１記載の電力変換装置。
5. 前記整流回路は前記二次巻線に接続された第３のダイオードを有し、前記第４のスイッチング素子は前記二次巻線に接続されており、前記第３のダイオードと前記二次巻線の接続点と、前記第４のスイッチング素子と前記二次巻線の接続点は異なり、プリチャージ時の前記二次巻線の巻線数が調整される請求項１記載の電力変換装置。
6. 前記プリチャージ制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて、前記第４のスイッチング素子のＯＮからＯＦＦ及びＯＦＦからＯＮへの切り替えが交互に行われるよう制御する請求項１又は３記載の電力変換装置。
7. 前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記第１のスイッチング素子を所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第１の平滑コンデンサの電荷が放電されるとともに、前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第１の放電制御手段を更に具備したことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
8. 前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記第２のスイッチング素子を所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第２の平滑コンデンサの電荷が前記第１の平滑コンデンサに放電されるとともに前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第２の放電制御手段を更に具備した請求項７記載の電力変換装置。
9. 前記第１の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記第１のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する請求項７記載の電力変換装置。
10. 前記第２の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記第２のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する請求項８記載の電力変換装置。
11. 前記第１の平滑コンデンサの電圧が前記整流回路に電流が流れなくなる電圧になったとき、前記第１の放電制御手段による前記第１の平滑コンデンサの電荷の放電を停止して、前記第２の放電制御手段による前記第２の平滑コンデンサの電荷の放電に切り替えるように制御する放電切替制御手段を更に具備した請求項８記載の電力変換装置。
12. 前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記複数の第１のスイッチング素子の少なくとも１つを所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第１の平滑コンデンサの電荷が放電されるとともに、前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第１の放電制御手段を具備したことを特徴とする請求項３記載の電力変換装置。
13. 前記メインスイッチをＯＦＦするとともに前記複数の第２のスイッチング素子のうち少なくとも１つを所定のデューティ比でＯＮ／ＯＦＦして、前記第２の平滑コンデンサの電荷が前記第１の平滑コンデンサに放電されるとともに前記平滑回路から所望の電圧が出力されるように制御する第２の放電制御手段を更に具備した請求項１２記載の電力変換装置。
14. 前記第１の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記各二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記各第１のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する請求項１２記載の電力変換装置。
15. 前記第２の放電制御手段は、前記第１及び第２の平滑コンデンサの電圧に基づいて前記各二次巻線に誘導される電圧を算出し、該電圧に基づいて、前記各第２のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦするデューティ比を決定する請求項１３記載の電力変換装置。
16. 前記第１の平滑コンデンサの電圧が全ての前記整流回路に電流が流れなくなる電圧になったとき、前記第１の放電制御手段による前記第１の平滑コンデンサの電荷の放電を停止して、前記第２の放電制御手段による前記第２の平滑コンデンサの電荷の放電に切り替えるように制御する放電切替制御手段を更に具備した請求項１５記載の電力変換装置。

Images